Сплав 07Х25Н16АГ6Ф-Ш

Сталь 07Х25Н16АГ6Ф-Ш (ЭП750-Ш) — общие сведения

07Х25Н16АГ6Ф-Ш — высоколегированная коррозионностойкая жаропрочная сталь аустенитного класса системы хром-никель-марганец. Обозначение по опытной номенклатуре — ЭП750-Ш. Базовая марка без электрошлакового переплава обозначается 07Х25Н16АГ6Ф (ЭП750). Расшифровка марки: углерод до 0,07 %, хром ~25 %, никель ~16 %, азот (А), марганец (Г) ~6 %, ванадий (Ф). Суффикс «Ш» указывает на выплавку методом электрошлакового переплава.

Сталь относится к хромоникельмарганцевой группе. Стабильная аустенитная структура достигается за счёт высокого суммарного содержания никеля, марганца и азота — элементов, стабилизирующих аустенит. Аустенит (γ-фаза) имеет гранецентрированную кубическую решётку, обеспечивающую сочетание высокой прочности с пластичностью и вязкостью при широком диапазоне температур.

Химический состав стали 07Х25Н16АГ6Ф-Ш

Химический состав стали 07Х25Н16АГ6Ф-Ш (ЭП750-Ш) регламентирован ТУ 14-1-911-74. Основа сплава — железо.

Элемент	C	Cr	Ni	Mn	N	V	Si	P	S	Ce
Массовая доля, %	≤ 0,07	23–26	14–18	5–7	0,30–0,45	0,20–0,50	≤ 0,60	≤ 0,035	≤ 0,015	≤ 0,20

Допускаемые отклонения от приведённых норм: по углероду +0,010 %, по ванадию −0,10 %, по кремнию +0,10 %, по азоту −0,030 %. Церий вводится в металл по расчёту и химическим анализом не определяется. Допускается раскисление стали цирконием.

Роль легирующих элементов

Хром (23–26 %) отвечает за коррозионную стойкость и жаростойкость стали. Никель (14–18 %) совместно с марганцем (5–7 %) и азотом (0,30–0,45 %) стабилизирует аустенитную структуру при всех рабочих температурах. Азот дополнительно повышает прочностные характеристики твёрдого раствора без снижения пластичности. Ванадий (0,20–0,50 %) способствует упрочнению при повышенных температурах. Церий (≤ 0,20 %) улучшает качество границ зёрен и жаростойкость.

Электрошлаковый переплав (ЭШП)

Суффикс «Ш» в маркировке означает, что сталь получена электрошлаковым переплавом в водоохлаждаемом кристаллизаторе. При ЭШП расходуемый электрод переплавляется через слой жидкого шлака, исключая контакт металла с атмосферой. Кристаллизация протекает направленно снизу вверх, что обеспечивает плотную равномерную структуру слитка, очистку от неметаллических включений и снижение содержания серы. Результат — повышенные по сравнению с открытой выплавкой однородность, пластичность и ударная вязкость стали.

Механические свойства стали 07Х25Н16АГ6Ф-Ш

Ниже приведены нормированные механические свойства при температуре 20 °С для различных видов проката после закалки на воздухе или в воду с 1050–1150 °С (выдержка 0,5–1,0 часа).

Вид продукции	НТД	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %
Пруток горячекатаный и кованый	ТУ 14-1-911-74	≥ 740	≥ 345	≥ 40	≥ 45
Пруток	ТУ 14-1-3109-81	≥ 740	≥ 345	≥ 40	≥ 45
Лист толстый	ТУ 14-1-1731-76	≥ 740	≥ 345	≥ 35	—
Лист тонкий	ТУ 14-1-1644-76	≥ 740	≥ 345	≥ 25 (δ4)	—

Сталь обладает высокой ударной вязкостью: KCU при 20 °С составляет около 380 Дж/см² для прутков после закалки с 1150 °С на воздухе. Это значение подтверждает отличную надёжность конструкций при динамических нагрузках.

Механические свойства при повышенных температурах

Сталь 07Х25Н16АГ6Ф-Ш сохраняет работоспособность при длительном нагреве. Данные приведены для прутков после закалки с 1150 °С на воздухе.

tисп, °С	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %
20	760	345	65	78
600	470	177	45	52
700	360	147	25	28
800	260	127	21	21
850	220	118	27	26

При 850 °С предел кратковременной прочности составляет 220 МПа, а относительное удлинение — 27 %, что подтверждает пригодность стали для длительной эксплуатации при высоких температурах.

Физические свойства сплава ЭП750-Ш

Плотность стали 07Х25Н16АГ6Ф-Ш составляет 7,83 × 10³ кг/м³. Модуль нормальной упругости — 19,3 × 10⁴ МПа.

Теплопроводность и температурный коэффициент линейного расширения

t, °С	λ, Вт/(м·К)	Температурный интервал, °С	α × 10⁶, К⁻¹
100	15,1	20–100	16,2
200	16,3	20–200	16,6
300	17,6	20–300	16,8
400	19,3	20–400	17,4
500	20,9	20–500	18,0
600	22,2	20–600	18,3
700	23,9	20–700	18,5
800	25,6	—	—

Теплопроводность стали 07Х25Н16АГ6Ф-Ш невысока (15,1 Вт/(м·К) при 100 °С), что типично для высоколегированных аустенитных сталей. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) находится в диапазоне 16,2–18,5 × 10⁻⁶ К⁻¹ — это необходимо учитывать при проектировании узлов, работающих при термоциклировании.

Коррозионная стойкость и жаростойкость

Сталь 07Х25Н16АГ6Ф-Ш обладает высокой стойкостью к окислению при повышенных температурах. Скорость окисления в атмосфере спокойного воздуха при 850 °С составляет 0,1–0,2 мм/год. Высокое содержание хрома (23–26 %) формирует на поверхности защитную оксидную плёнку на основе Cr₂O₃, обеспечивающую устойчивость в окислительных средах.

Рабочая температура эксплуатации деталей из данной стали — до 850 °С в окислительных средах.

Технологические свойства

Термическая обработка

Рекомендуемый режим термической обработки — закалка с 1050–1150 °С на воздухе или в воде (выдержка 0,5–1,0 часа). Прутки по ТУ 14-1-911-74 поставляются без термической обработки — режим закалки применяется потребителем при изготовлении деталей.

Горячая обработка давлением

Температура начала ковки — 1160 °С, окончания — 900 °С.

Свариваемость

Сталь 07Х25Н16АГ6Ф-Ш хорошо сваривается всеми видами сварки. Для ручной дуговой сварки рекомендуются электроды марки ОЗЛ-9А (тип электрода Э-28Х24Н16Г6, материал стержня Св-30Х25Н16Г7, коэффициент наплавки 13–14 г/(А·ч)). Сварные конструкции из данной стали могут работать в тех же условиях, что и основной металл, — при температурах до 850 °С.

Контроль макроструктуры

По ТУ 14-1-911-74 макроструктура прутков на поперечных протравленных темплетах не должна иметь видимых без увеличительных приборов следов усадочной раковины, пузырей, плен, трещин, свищей и шлаковых включений. Допустимые дефекты по центральной пористости, точечной неоднородности, ликвационному квадрату и подусадочной ликвации — не более 1,0 балла по каждому параметру (ГОСТ 10243).

Применение стали 07Х25Н16АГ6Ф-Ш

Сталь 07Х25Н16АГ6Ф-Ш предназначена для изготовления деталей специальной техники штампосварной конструкции сложной формы, работающих в окислительных средах при температурах до 850 °С. Основные области применения — ракетно-космическая и авиационная техника, энергетическое машиностроение (оборудование энергетических установок). Сочетание жаропрочности, высокой пластичности, коррозионной стойкости и хорошей свариваемости обеспечивает возможность создания ответственных сварных конструкций для работы в тяжёлых условиях.

Формы поставки и нормативная документация

Сталь 07Х25Н16АГ6Ф-Ш поставляется в виде следующих полуфабрикатов:

Вид продукции	Нормативный документ
Прутки горячекатаные и кованые (сортовой прокат)	ТУ 14-1-911-74, ТУ 14-1-3109-81
Лист тонкий	ТУ 14-1-1644-76
Лист толстый, полоса	ТУ 14-1-1731-76
Заготовки, слябы	ТУ 14-1-1214-75

Химический состав марки регламентирован ГОСТ 5632-2014 «Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки». Сталь классифицируется как коррозионностойкая жаропрочная аустенитного класса.

Близкими по системе легирования являются стали 12Х25Н16Г7АР (ЭИ835) и 10Х16Н25Г5АМ6, также относящиеся к хромоникельмарганцевым аустенитным сталям с повышенным содержанием азота.