Сталь 10Х16Н27Т3МР

Сталь 10Х16Н27Т3МР — высоколегированная жаропрочная сталь аустенитного класса с дисперсионным упрочнением. Аустенитная структура формируется за счёт высокого содержания никеля (~27%) и хрома (~16%). Основные механизмы упрочнения: выделение интерметаллидной фазы Ni₃Ti при старении, молибден (повышает длительную прочность и сопротивление ползучести), микролегирование бором (0,002% — упрочнение границ зёрен). Вольфрам и ванадий (≤0,2% каждый) присутствуют в виде ограниченных остаточных примесей согласно нормам ТУ. Сталь поставляется в виде прутка, круга, шестигранника и листа.

Расшифровка марки 10Х16Н27Т3МР

В обозначении по ГОСТ 5632 (сменил ГОСТ 5632-72 с 2015 года) каждая буква соответствует химическому элементу, цифра после буквы — его среднему содержанию в процентах: 10 — не более 0,10% углерода; Х16 — ~16% хрома; Н27 — ~27% никеля; Т — титан; М — молибден; Р — бор. Цифра «3» в литере «Т3» в данной марке отражает условие ТУ-нормирования по суммарному содержанию титанового легирования, а не означает буквально 3% Ti: фактическое содержание титана по ТУ 14-1-2902-80 составляет 1,00–1,59% (см. таблицу состава ниже).

Сталь относится к нержавеющему прокату жаропрочного класса. По структурной классификации — аустенитный класс, тип III по ГОСТ 5632 (жаропрочные стали, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах). Сталь немагнитна в отожжённом состоянии.

Химический состав стали 10Х16Н27Т3МР

Состав регламентируется ТУ 14-1-2902-80 и ТУ 14-1-2918-80 (прутки, поковки), а также ГОСТ 5632 (действующая редакция 2014 года) совместно с ТУ 14-1-312-72. Значения в таблице — массовая доля элементов, %.

Элемент	ТУ 14-1-2902-80, ТУ 14-1-2918-80	ГОСТ 5632, ТУ 14-1-312-72
Углерод (С), не более	0,10	0,10
Хром (Cr)	15,0–16,5	15,0–16,5
Никель (Ni)	25–28	26–28
Титан (Ti)	1,00–1,59	1,00–1,59
Молибден (Mo)	1,01–1,62	1,01–1,62
Алюминий (Al), не более	0,80	0,80
Кремний (Si), не более	0,60	0,60
Марганец (Mn), не более	0,60	0,60
Бор (B), не более	0,002	0,002
Медь (Cu), не более	0,29	0,29
Вольфрам (W), не более	0,20	0,20
Ванадий (V), не более	0,20	0,20
Сера (S), не более	0,010	0,010
Фосфор (P), не более	0,025	0,025

Основа сплава — железо. Высокое содержание никеля (25–28%) обеспечивает аустенитную структуру, пластичность, стойкость к хладноломкости и жаропрочность. Хром (15–16,5%) формирует пассивный оксидный слой, обеспечивающий коррозионную стойкость в окислительных средах и атмосферных условиях. Молибден (1,01–1,62%) повышает длительную прочность и сопротивление ползучести. Титан при старении выделяется в виде интерметаллида Ni₃Ti (γ′-фаза), что является основным механизмом дисперсионного упрочнения стали.

Механические свойства стали 10Х16Н27Т3МР

Длительная прочность при повышенных температурах

Приведённые значения — предел длительной прочности (нагрузка, не вызывающая разрушения за установленное время испытания).

Температура испытания, °C	Предел прочности, МПа	Длительность, ч
600	580	≥ 50
700	400	≥ 100
750	300	≥ 50

Механические свойства при нормальной температуре (после термообработки)

После закалки и старения по штатному режиму характеристики при температуре 20°С составляют: предел текучести σ₀,₂ — 570–690 МПа; ударная вязкость KCU — 290 кДж/м²; относительное сужение ψ — 10–12%.

Сталь сохраняет удовлетворительную пластичность при отрицательных температурах и не склонна к охрупчиванию в результате хладноломкости — что обусловлено аустенитной структурой и высоким содержанием никеля.

Термическая обработка

Для заготовок трубопроводной арматуры и сварных сборок, предназначенных для работы в широком диапазоне температур, применяется двухступенчатый режим:

• Закалка (аустенизация) — нагрев до 1000–1050°C с выдержкой не более 1 ч, охлаждение в масле.
• Старение — выдержка при 700–710°C не более 3 ч, охлаждение на воздухе.

При старении происходит выделение упрочняющей фазы Ni₃Ti из пересыщённого твёрдого раствора. Это обеспечивает рост предела текучести при умеренном снижении пластичности по сравнению с закалённым состоянием. Детали, для которых нормируются механические свойства, подвергаются обязательной термообработке по указанному режиму — свойства в состоянии «только закалка» без старения не соответствуют требованиям ТУ на жаропрочные характеристики.

Свариваемость и технологические особенности

Свариваемость стали 10Х16Н27Т3МР удовлетворительная. Предварительный подогрев перед сваркой не требуется — аустенитные стали не склонны к образованию холодных трещин. Предпочтительный метод — аргонодуговая сварка (TIG) с присадочным прутком. После сварки сборки при необходимости подвергают старению для восстановления жаропрочных характеристик в зоне шва и термически повлиявшей зоне.

Механическая обработка выполнима при соблюдении технологических условий: сталь с аустенитной структурой склонна к наклёпу при обработке резанием. Применяются острые инструменты с большими углами резания, пониженные скорости резания, обязательное применение охлаждения. Подробнее об аустенитных коррозионностойких сталях, применяемых для трубопроводной арматуры, — в разделе нержавеющий прокат.

Область применения

Сталь 10Х16Н27Т3МР применяется для деталей и узлов, работающих в нагруженном состоянии при температурах до 750°C: лопатки паровых турбин, трубы и коллекторы пароперегревателей, детали роторных узлов, клапаны и арматура паровых линий высокого давления. Сочетание коррозионной стойкости и жаропрочности определяет её использование в энергетическом машиностроении и нефтехимической промышленности. Схожий уровень жаропрочности обеспечивает, например, сталь 10Х23Н18, однако 10Х16Н27Т3МР превосходит её по пределу текучести в рабочем диапазоне температур за счёт дисперсионного упрочнения.

Формы поставки стали 10Х16Н27Т3МР

Поставляется в виде горячекатаного и кованого прутка (круг, шестигранник), листа. Размерный сортамент, допуски и состояние поставки (термически обработанный или без термообработки) уточняются при оформлении заявки. Цены согласовываются индивидуально в зависимости от объёма и сроков поставки.