Сплав 07Х15Н30В5М2

Сплав 07Х15Н30В5М2 — деформируемый материал на железоникелевой основе, входящий в группу жаропрочных по ГОСТ 5632. Одновременно обладает коррозионной стойкостью. Содержание никеля ~30 %, вольфрама ~5 % и молибдена ~2 % обеспечивает сопротивление ползучести при длительной нагруженной работе в коррозионно-активных средах при температурах до 900 °С.

Расшифровка марки и роль легирующих элементов

Обозначение марки по ГОСТ 5632 непосредственно отражает номинальное содержание легирующих элементов: 07 — углерод не более 0,07 %; Х15 — хром ~15 % (диапазон 14–17 %); Н30 — никель ~30 % (29–31 %); В5 — вольфрам ~5 % (4,5–5,5 %); М2 — молибден ~2 % (1,8–2,2 %). Основа — железо.

По классификации ГОСТ 5632 сплав относится к сплавам на железоникелевой основе: суммарная доля Ni + Fe превышает 65 % при соотношении никеля к железу приблизительно 1 : 1,5. Принадлежит одновременно к группе III (жаропрочные) и группе I (коррозионностойкие).

Функции ключевых легирующих элементов:

• Никель (29–31 %) — формирует стабильную аустенитную матрицу, повышает коррозионную стойкость в окислительных и кислотных средах, снижает склонность к хрупкому разрушению.
• Хром (14–17 %) — обеспечивает образование пассивирующей плёнки Cr₂O₃, определяет окалиностойкость и стойкость к межкристаллитной коррозии.
• Вольфрам (4,5–5,5 %) — основной упрочнитель твёрдого раствора; крупные атомы W тормозят движение дислокаций и снижают скорость ползучести при высоких температурах.
• Молибден (1,8–2,2 %) — дополнительное упрочнение твёрдого раствора, повышает стойкость к питтинговой коррозии.
• Марганец (1,3–1,7 %) — стабилизирует аустенит, связывает серу в тугоплавкие сульфиды MnS, предотвращая красноломкость.
• Иттрий (≤ 0,05 %) — улучшает адгезию оксидного слоя к поверхности металла при высокотемпературном окислении, упрочняет границы зёрен.
• Углерод (≤ 0,07 %) — ограниченное содержание предотвращает выделение карбидов хрома на границах зёрен, сохраняя коррозионную стойкость.

Химический состав по ГОСТ 5632

Сортовой и листовой прокат поставляется по ТУ 14-1-4915-90 и ТУ 14-1-4442-88.

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	Не более 0,070
Кремний (Si)	Не более 0,20
Марганец (Mn)	1,30–1,70
Сера (S)	Не более 0,010
Фосфор (P)	Не более 0,015
Хром (Cr)	14,0–17,0
Никель (Ni)	29,0–31,0
Молибден (Mo)	1,80–2,20
Медь (Cu)	Не более 0,08
Алюминий (Al)	Не более 0,12
Титан (Ti)	Не более 0,06
Вольфрам (W)	4,50–5,50
Азот (N)	Не более 0,030
Иттрий (Y)	Не более 0,050
Железо (Fe)	Остальное

Механические свойства сплава 07Х15Н30В5М2

Свойства определены на образцах, вырезанных из заготовок сечением 15–20 мм, изготовленных по ТУ 14-1-4930-90 и прошедших аустенизацию при 1100–1120 °С.

Свойство	20 °С	900 °С
Предел кратковременной прочности σв, МПа	495	150
Предел текучести σт, МПа	215	98
Относительное удлинение δ5, %	35	35
Относительное сужение ψ, %	60	55

Обратите внимание: относительное удлинение δ₅ = 35 % сохраняется неизменным как при 20 °С, так и при 900 °С. Это означает, что при значительном снижении прочности при нагреве материал не становится хрупким — пластичность остаётся на уровне комнатной температуры. Для деталей, работающих в условиях термоциклирования или локальных перегревов, это принципиально важная характеристика.

Требования к качеству металла

Макроструктура сплава 07Х15Н30В5М2 должна соответствовать требованиям ТУ 14-1-4930-90. На изломе и протравленных шлифах не допускаются дефекты, видимые невооружённым глазом: усадочные раковины, межкристаллитные трещины, подкорковые пузыри, расслоения, макровключения неметаллических соединений. Пористость и точечная неоднородность — в пределах 2 баллов по ГОСТ 10243.

Нормы загрязнённости неметаллическими включениями установлены по максимальному баллу в соответствии с ТУ: оксиды строчечные — не более 4,0 балла; силикаты пластичные и хрупкие — не более 1,0 балла; нитриды — не более 2,5 балла.

Состояние поставки и термическая обработка

Заготовки для механических испытаний (сечение 15–20 мм) изготавливаются и испытываются в состоянии после аустенизации при 1100–1120 °С. Этот режим переводит сплав в однофазное аустенитное состояние, снимает напряжения после горячей деформации и растворяет возможные выделения карбидных и интерметаллидных фаз. Конкретные режимы термообработки готовых изделий устанавливаются конструкторской документацией в зависимости от условий эксплуатации.

Формы поставки

Сплав 07Х15Н30В5М2 поставляется в виде сортового проката (круг, квадрат, шестигранник), фасонного проката и листа. Производство сортового и фасонного проката, включая листовой, регламентируется ТУ 14-1-4915-90 и ТУ 14-1-4442-88. Прутковые заготовки для испытаний и конструкционного применения — по ТУ 14-1-4930-90.

Применение сплава 07Х15Н30В5М2

Область применения определяется сочетанием жаропрочности и коррозионной стойкости при температурах до 900 °С. Сплав используется для изготовления нагруженных деталей, работающих длительно в высокотемпературных и коррозионно-активных средах:

• трубные узлы и коллекторы в тепловых и энергетических установках, работающие под давлением при высоких температурах;
• нагруженные детали специального машиностроения с длительным ресурсом при рабочих температурах до 900 °С;
• элементы конструкций химического оборудования в высокотемпературных агрессивных газовых и жидкостных средах.

Смотрите также: жаропрочные сплавы на железоникелевой и никелевой основах, а также раздел коррозионностойкие сплавы.