Сталь 36Х18Н25С2

Сталь 36Х18Н25С2 (старые обозначения: 4Х18Н25С2, ЭЯ ЗС) — высоколегированная жаростойкая сталь аустенитного структурного класса по ГОСТ 5632-72. Относится ко II группе жаростойких сталей: обеспечивает стойкость против окисления в газовых средах при длительной работе до 1000 °C в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Характерная особенность марки — повышенное содержание кремния (2–3%), которое совместно с хромом формирует двухслойную защитную оксидную плёнку на поверхности.

Химический состав 36Х18Н25С2 по ГОСТ 5632-72

Элемент	Обозначение	Массовая доля, %
Хром	Cr	17,0–19,0
Никель	Ni	23,0–26,0
Кремний	Si	2,0–3,0
Углерод	C	0,32–0,40
Марганец	Mn	до 1,5
Фосфор	P	до 0,035
Сера	S	до 0,020
Железо	Fe	основа (~50–58)

Расшифровка марки и роль легирующих элементов

Обозначение марки кодирует средние значения основных легирующих элементов: 36 — содержание углерода около 0,36% (в сотых долях процента); Х18 — хром ~18%; Н25 — никель ~25%; С2 — кремний ~2%.

Хром (17–19%) — основной элемент жаростойкости. При окислении на поверхности формируется непрерывный слой Cr₂O₃, ограничивающий дальнейшее окисление металла.

Никель (23–26%) — стабилизирует аустенитную структуру во всём диапазоне рабочих температур, повышает пластичность и снижает склонность к охрупчиванию при термоциклировании. Высокое содержание никеля — ключевое условие сохранения аустенитной структуры при содержании Si до 3%: кремний — ферритообразующий элемент, и без достаточного количества Ni аустенит не сохранится.

Кремний (2–3%) — принципиальное отличие этой марки от большинства хромоникелевых жаростойких сталей. Кремний образует слой SiO₂ непосредственно под слоем Cr₂O₃, создавая двойной барьер для диффузии кислорода. Именно наличие ~2% Si обеспечивает более высокую жаростойкость при 900–1000 °C и лучшую стойкость к растрескиванию окалины при термоциклировании.

Углерод (0,32–0,40%) — повышает прочность при рабочих температурах, что важно для нагруженных деталей (ящики цементации, поддоны с загрузкой). При этом высокое содержание углерода ограничивает свариваемость: при сварке существует риск сенсибилизации — выпадения карбидов хрома по границам зёрен в зоне термического влияния.

Физические свойства 36Х18Н25С2

Плотность при 20 °C: 7800 кг/м³.

Данные по модулю упругости, коэффициенту линейного расширения и теплопроводности в зависимости от температуры (по ГОСТ 5949-75):

T, °C	E × 10⁻⁵, МПа	α × 10⁶, 1/°C	λ, Вт/(м·°C)
20	2,00	—	—
100	—	13,0	15,0
200	1,91	13,4	—
300	1,86	14,7	—
400	1,78	—	—
500	1,71	—	22,8
700	1,54	—	26,3
800	1,47	—	—

E — модуль упругости первого рода; α — коэффициент линейного теплового расширения; λ — коэффициент теплопроводности.

Механические свойства при 20 °C

По ГОСТ 5949-75, прутки, продольное направление, после закалки:

σв, МПа	σт, МПа	δ₅, %	ψ, %
640	345	25	40

σв — временное сопротивление разрыву; σт — предел текучести; δ₅ — относительное удлинение после разрыва; ψ — относительное сужение поперечного сечения. Коэффициент Пуассона для аустенитных сталей этого класса — около 0,3.

Жаростойкость и допустимые рабочие температуры

Сталь 36Х18Н25С2 относится к жаростойким (окалиностойким) сталям II группы по ГОСТ 5632-72. В отличие от жаропрочных сталей, она предназначена для работы при высоких температурах преимущественно в ненагруженном или слабонагруженном состоянии — в условиях, где определяющим является химическое разрушение поверхности.

Верхняя граница длительной рабочей температуры — 1000 °C. Двойная оксидная защита (Cr₂O₃ + SiO₂) обеспечивает этой марке более высокую стойкость к окалинообразованию по сравнению с сталью 10Х23Н18 в условиях термоциклирования: при попеременном нагреве и охлаждении слой SiO₂ препятствует растрескиванию и отслоению окалины. При работе в статических условиях разница между марками менее выражена.

При выборе марки необходимо учитывать состав рабочей атмосферы: сернистые среды и расплавы солей способны разрушать защитный оксидный слой независимо от его состава.

Технологические особенности

Термообработка

Стандартная термообработка перед поставкой по ГОСТ 5949-75 — закалка. Режим закалки уточняется в технических условиях на конкретный вид проката.

Обрабатываемость резанием

Аустенитные стали с повышенным содержанием кремния склонны к интенсивному наклёпу при обработке резанием. Для снижения износа инструмента применяют твёрдосплавный инструмент или быстрорежущие стали (Р18, Р6М5К5), небольшие подачи, непрерывный рез и охлаждение. Прерывистый рез и работа с тупым инструментом резко ускоряют износ.

Сварка

Высокое содержание углерода (0,32–0,40%) создаёт риск сенсибилизации в зоне термического влияния: карбиды хрома выпадают по границам зёрен, обедняя приграничные зоны хромом и снижая коррозионную и жаростойкость. Для деталей печного оборудования и ящиков цементации сварка в большинстве случаев не применяется: конструкции изготавливают литьём или механической обработкой прутка. Если сварка необходима, требуется последующий отжиг для гомогенизации структуры.

Литьё

Марка применяется в том числе в литом исполнении. Повышенное содержание никеля и кремния улучшает жидкотекучесть по сравнению с бескремниевыми хромоникелевыми сталями, что удобно при отливке изделий со сложной конфигурацией (ящики цементации, поддоны, фигурные подвески).

Области применения стали 36Х18Н25С2 (4Х18Н25С2)

Основное назначение — детали термического и химико-термического оборудования, длительно работающие при 900–1000 °C в окислительных газовых средах:

• ящики для цементации, нитроцементации, карбоазотирования;
• поддоны, решётки, подвески конвейерных и камерных термических печей;
• форсуночные головки, горелочные блоки;
• детали муфельных, ретортных и шахтных печей;
• трубопроводная арматура и элементы конструкций, работающие в высокотемпературных окислительных потоках.

Для работы выше 1000 °C или при значительных циклических механических нагрузках рассматривают жаропрочные сплавы с иным легированием. При необходимости получить аналогичные детали в литом исполнении с несколько иным балансом хрома и никеля обращаются к стали 15Х25Н19С2Л — литейному варианту аустенитной кремнийсодержащей жаростойкой стали.

Нормативная документация и формы поставки

Марочный химический состав стали 36Х18Н25С2 задан в ГОСТ 5632-72 (таблица 1, группа II — жаростойкие стали), актуализированном в ГОСТ 5632-2014. Технические условия на сортовой металл (прутки) — ГОСТ 5949-75.

Типичные формы поставки: пруток круглый кованый и катаный, поковки, литые заготовки. Термообработка перед поставкой — закалка.