Сплав 12Х25Н16Г7АР-Ш

Сплав 12Х25Н16Г7АР-Ш (другие обозначения: Х25Н16Г7АР-Ш, ЭИ835-Ш) — высоколегированная жаростойкая и жаропрочная хромоникелевая сталь аустенитного класса. Суффикс «Ш» указывает на производство методом электрошлакового переплава.

Расшифровка марки

Обозначение 12Х25Н16Г7АР читается так: 12 — содержание углерода ~0,12%; Х25 — хром ~25%; Н16 — никель ~16%; Г7 — марганец ~7%; А — азот (N); Р — бор (B). Азот и марганец — аустенитизаторы, частично заменяющие никель. Именно за счёт повышенного содержания марганца и азота сталь сохраняет аустенитную структуру при пониженном содержании никеля по сравнению с чисто никелевыми жаростойкими сплавами. Бор в малых количествах (жаростойкие сплавы) повышает жаропрочность, сегрегируя по границам зёрен и тормозя их рост при высоких температурах.

Нормативная база

Состав регламентирован ГОСТ 5632-2014. Виды поставки производятся в соответствии со следующими нормативными документами:

• сортовой и фасонный прокат, пруток: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ТУ 14-1-225-72, ТУ 14-1-3564-83, ТУ 14-11-245-88;
• листы и полосы: ГОСТ 5582-75, ГОСТ 7350-77, ГОСТ 4405-75, ТУ 14-1-1747-76;
• лента: ГОСТ 4986-79;
• проволока холоднотянутая: ГОСТ 14955-77;
• кольца цельнокатаные: ОСТ 1 92049-76;
• поковки: ТУ 14-1-2902-80;
• сварочные материалы: ТУ 14-1-997-2012;
• термическая обработка: СТ ЦКБА 016-2005.

Химический состав по ГОСТ 5632-2014

В таблице приведены массовые доли элементов. Основа — железо (Fe, остаток).

Элемент	Содержание, %	Роль в сплаве
Cr, хром	23–26	основной жаростойкий элемент; формирует плотную оксидную плёнку Cr₂O₃
Ni, никель	15–18	стабилизирует аустенит, повышает жаропрочность
Mn, марганец	5–7	аустенитизатор, повышает растворимость азота в сплаве
N, азот	0,30–0,45	аустенитизатор и упрочнитель твёрдого раствора; обозначен буквой «А» в марке
C, углерод	≤ 0,12	—
Si, кремний	≤ 1,0	—
B, бор	≤ 0,01	повышает жаропрочность; обозначен буквой «Р» в марке
S, сера	≤ 0,020	вредная примесь
P, фосфор	≤ 0,035	вредная примесь

Для марки 12Х25Н16Г7АР-Ш высшей категории качества по ТУ 14-1-2902-80 устанавливаются более жёсткие требования к чистоте: S ≤ 0,015%, P ≤ 0,025%.

Физические свойства

Свойства при температуре 20 °С:

Параметр	Значение
Плотность, кг/м³	7820
Модуль упругости E, ГПа	196,5
Теплопроводность λ, Вт/(м·°С)	13,82
Удельное электросопротивление ρ, нОм·м	1060

С ростом температуры теплопроводность увеличивается (до ~27,6 Вт/(м·°С) при 900 °С), модуль упругости снижается (~1,30 × 10⁵ МПа при 900 °С), удельное электросопротивление растёт (~1390 нОм·м при 900 °С).

Механические свойства

Значения зависят от вида полуфабриката и режима термообработки. Ниже приведены минимально гарантированные значения по соответствующим НД.

Вид полуфабриката	НД / режим ТО	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %
Пруток ≤ Ø 60 мм	ГОСТ 5949-75, закалка 1050–1150 °С, охл. воздух	325	690	40	45
Лист толстый	ГОСТ 7350-77, закалка 1050–1150 °С, охл. вода	390	740	50	—
Профили (продольное направление)	нагрев 1100–1150 °С, охл. воздух	330	700	40	—
Заготовки арматуры, ≤ 180 мм	СТ ЦКБА 016-2005, закалка 1050–1150 °С, охл. вода	343	735	45	45

Жаростойкость и рабочий температурный режим

Сталь обладает высокой жаростойкостью за счёт плотной оксидной плёнки на основе Cr₂O₃, формирующейся на поверхности при нагреве. Высокое содержание хрома (23–26%) обеспечивает её защитные свойства вплоть до 1100 °С.

• Максимальная рекомендуемая температура длительной эксплуатации — 1050 °С.
• При умеренных напряжениях — до 950 °С.
• Температура интенсивного окалинообразования в спокойном воздухе — 1100 °С.

При превышении 1100 °С защитная оксидная плёнка теряет сплошность, скорость окисления резко возрастает. Кратковременный нагрев выше 1100 °С допустим, длительная эксплуатация — нет.

Ковка и термическая обработка

Ковка производится в диапазоне температур 1170–950 °С: начало ковки — не выше 1170 °С, окончание — не ниже 950 °С. Охлаждение после ковки — на воздухе.

Термообработка (закалка): нагрев до 1050–1150 °С с выдержкой до получения однородного аустенита и последующим охлаждением на воздухе или в воде. Конкретный режим (температура, среда охлаждения) определяется видом поставки и регламентирующим НД. Закалка снимает внутренние напряжения, восстанавливает аустенитную структуру и обеспечивает стандартный уровень механических свойств.

Металлургические особенности: электрошлаковый переплав

Суффикс «Ш» означает, что слиток прошёл электрошлаковый переплав (ЭШП) — процесс вторичного переплава уже выплавленного металла через слой жидкого шлака. В ходе ЭШП снижается содержание серы, кислорода и неметаллических включений, устраняются ликвация и литейные дефекты. Итогом является слиток с плотной, изотропной макроструктурой, равномерным распределением легирующих элементов и улучшенным уровнем механических характеристик по сечению по сравнению с обычной выплавкой. Именно поэтому 12Х25Н16Г7АР-Ш применяется там, где к чистоте металла предъявляются повышенные требования: детали турбин, трубопроводная арматура, ответственные сварные конструкции.

Свариваемость

Сварка не ограничена по виду — применимы все методы дуговой сварки (ручная, автоматическая, в среде защитных газов). Для ответственных нагруженных сварных конструкций после сварки рекомендуется термическая обработка: нагрев до 950–1050 °С с охлаждением на воздухе. Эта операция снимает сварочные напряжения и восстанавливает аустенитную структуру в зоне термического влияния. Для малонагруженных конструкций и листовых деталей послесварочная ТО может не потребоваться.

Области применения

Сталь 12Х25Н16Г7АР-Ш применяется в энергетическом и теплотехническом машиностроении для деталей, работающих при высоких температурах:

• детали турбин, работающие при умеренных нагрузках при температурах до 1050 °С: диафрагмы, камеры сгорания, детали газопроводных систем, листовые конструктивные детали;
• камеры и арматура нагревательных и термических печей, эксплуатируемых при температурах до 1050 °С;
• сварочная проволока для наплавки деталей и сварки металлоконструкций в энергетическом машиностроении;
• сварочные электроды;
• кольца цельнокатаные различного назначения.

Формы поставки

Сплав 12Х25Н16Г7АР-Ш поставляется в следующих формах:

• пруток (круг горячекатаный, калиброванный, шлифованный);
• шестигранник;
• лист (горячекатаный, холоднокатаный);
• лента;
• труба;
• проволока;
• поковка;
• кольца цельнокатаные.

Поставка осуществляется по запросу: количество, сечение, длина, НД на поставку. Для уточнения наличия и условий отгрузки — обратитесь к менеджеру.