Сталь Х25Т

Сталь 15Х25Т (другие обозначения — Х25Т, ЭИ439) — высоколегированная коррозионно-стойкая жаростойкая сталь ферритного класса. Марка регламентирована ГОСТ 5632-2014 (ранее — ГОСТ 5632-72). Сталь предназначена для сварных конструкций, не подвергающихся действию ударных нагрузок, при температуре эксплуатации от −20 °С до 1100 °С. Отсутствие никеля в составе делает 15Х25Т экономически выгодной альтернативой аустенитным хромоникелевым сталям в ряде промышленных применений.

Расшифровка марки стали 15Х25Т

Обозначение марки содержит прямую информацию о составе. Число 15 перед буквами указывает на максимальную (при отсутствии нижнего предела) массовую долю углерода — до 0,15 %. Буква «Х» с цифрой 25 означает содержание хрома около 25 % (по ГОСТ — от 24 до 27 %). Буква «Т» без цифры указывает на присутствие титана в количестве менее 1 %. Обозначение ЭИ439 — заводская маркировка, исторически закрепившаяся за данной сталью.

Химический состав стали 15Х25Т по ГОСТ 5632-2014

Химический состав определяет все ключевые свойства стали — коррозионную стойкость, жаростойкость и технологичность. Ниже приведены нормируемые значения массовых долей элементов.

Примечание. Содержание титана определяется формулой: нижний предел равен пятикратному фактическому содержанию углерода (5·С), верхний предел — 0,9 %. Например, при содержании углерода 0,10 % минимальное содержание титана составит 0,50 %, при 0,15 % углерода — 0,75 %.

Роль легирующих элементов в стали Х25Т

Хром (24–27 %) — основной легирующий элемент. Формирует на поверхности стали плотную оксидную плёнку Cr₂O₃, обеспечивающую коррозионную стойкость и жаростойкость. Содержание хрома свыше 24 % относит 15Х25Т к высокохромистым ферритным сталям с одним из максимальных уровней хрома в своём классе.

Титан — стабилизирующий элемент. Связывает углерод в карбиды TiC, предотвращая образование карбидов хрома Cr₂₃C₆ по границам зёрен. Это защищает сталь от межкристаллитной коррозии (МКК), которой подвержены нестабилизированные хромистые стали после нагрева в интервале 500–800 °С. Также титан способствует измельчению зерна.

Углерод (до 0,15 %) — повышает прочность, но его избыток снижает пластичность и коррозионную стойкость ферритных сталей. Верхний предел 0,15 % является компромиссом между прочностью и технологичностью.

Кремний (до 1,0 %) — раскислитель, повышает жаростойкость. Марганец (до 0,8 %) — раскислитель, улучшает технологичность при горячей обработке давлением.

Механические свойства стали 15Х25Т

Механические характеристики зависят от вида металлопродукции и режима термообработки. Ниже приведены нормируемые значения при температуре 20 °С по соответствующим стандартам на продукцию.

Механические свойства по видам проката 15Х25Т

Обозначения: σ_в — предел кратковременной прочности; σ_т — предел текучести; δ₅ — относительное удлинение; ψ — относительное сужение; KCU — ударная вязкость.

Физические свойства стали Х25Т (ЭИ439)

Физические характеристики стали 15Х25Т определяют её поведение при теплообмене, нагреве и в электромагнитных полях. Данные приведены по «Марочнику сталей и сплавов».

Модуль упругости и ТКЛР стали 15Х25Т при повышенных температурах

С ростом температуры модуль упругости снижается, а коэффициент температурного линейного расширения (ТКЛР) увеличивается. Эти данные необходимы при проектировании конструкций, работающих при переменных температурах.

Где E — модуль упругости первого рода; α — средний коэффициент температурного линейного расширения в диапазоне от 20 °С до указанной температуры T.

Термическая обработка стали 15Х25Т

Основной вид термообработки для стали 15Х25Т — отжиг. Режим определяется видом продукции.

Для тонколистового проката (ГОСТ 5582-75) применяют отжиг при температуре 740–780 °С. Для толстолистового проката (ГОСТ 7350-77) также проводят отжиг (конкретная температура устанавливается стандартом на продукцию). Горячедеформированные трубы по ГОСТ 9940-81 поставляются без термообработки.

Как ферритная сталь, 15Х25Т не претерпевает полиморфных превращений при нагреве и охлаждении, поэтому закалка в классическом понимании к ней неприменима. Структура стали — феррит — сохраняется во всём диапазоне температур.

Склонность к росту зерна

Важная технологическая особенность стали 15Х25Т — склонность к росту зерна при нагреве выше 850–900 °С. Крупное зерно снижает пластичность и ударную вязкость. Легирование титаном замедляет рост зерна (карбиды титана закрепляют границы зёрен), однако при длительном нагреве или повторных нагревах эффект измельчения ослабевает. Это обстоятельство необходимо учитывать при горячей обработке давлением и сварке.

Охрупчивание при 475 °С

Все высокохромистые ферритные стали, включая 15Х25Т, подвержены охрупчиванию при длительной эксплуатации в интервале 400–700 °С (так называемая «хрупкость 475 °С»). Это явление связано с расслоением твёрдого раствора на железо-обогащённую (α) и хром-обогащённую (α′) фазы. Результат — резкое падение ударной вязкости. По этой причине применение стали 15Х25Т при длительной эксплуатации в диапазоне 400–700 °С не рекомендуется.

Сталь также склонна к отпускной хрупкости.

Особенности сварки стали 15Х25Т (ЭИ439)

Сталь 15Х25Т относится к трудносвариваемым материалам. Основные трудности при сварке обусловлены склонностью ферритной структуры к росту зерна в зоне термического влияния (ЗТВ), что приводит к снижению пластичности и ударной вязкости сварного соединения.

Для получения качественных сварных соединений необходимы следующие меры: предварительный подогрев до 200–300 °С; термическая обработка (отжиг) после сварки для снятия напряжений и частичного восстановления свойств ЗТВ. Допускается ручная дуговая сварка (РДС).

При сварке стали 15Х25Т с аустенитными сталями (например, при ремонтных работах или переходных узлах) необходимо применять аустенитные сварочные материалы и учитывать различие в коэффициентах термического расширения.

Коррозионная стойкость стали Х25Т

Высокое содержание хрома (24–27 %) обеспечивает стали 15Х25Т стойкость к целому ряду агрессивных сред. Сталь устойчива в условиях воздействия морской воды, щелочных и солевых растворов, продуктов нефтепереработки. Стойкость к окислению на воздухе сохраняется при температурах до 1100 °С (в ненагруженном состоянии).

Отсутствие никеля в составе придаёт стали 15Х25Т стойкость в средах, содержащих сернистые газы — в условиях, где аустенитные хромоникелевые стали могут подвергаться коррозии.

Стабилизация титаном защищает от межкристаллитной коррозии (МКК), однако стойкость к МКК гарантирована только при соблюдении нормируемого соотношения Ti/C.

Горячая обработка давлением стали 15Х25Т

Сталь 15Х25Т обладает хорошей технологичностью при горячей пластической деформации. Температурный интервал ковки: начало — 1160 °С, окончание — 800 °С. После горячей деформации охлаждение проводят на воздухе, в воде или в масле.

Не рекомендуется превышать верхний предел температуры ковки, так как это ведёт к интенсивному росту зерна с необратимым ухудшением механических свойств.

Применение стали 15Х25Т в промышленности

Основные области применения стали 15Х25Т определяются сочетанием её жаростойкости, коррозионной стойкости и экономичности (отсутствие никеля). Марка востребована в следующих отраслях и для следующих изделий:

Теплообменное оборудование — трубы для теплообменной аппаратуры, работающей в агрессивных средах. Это одно из основных направлений применения марки. Нержавеющий прокат из стали 15Х25Т используется при изготовлении теплообменников в нефтехимической и химической промышленности.

Печная арматура и термическое оборудование — элементы печных конструкций, работающие при температурах до 1100 °С без значительных механических нагрузок: экраны, муфели, подставки, направляющие.

Термометрическое оборудование — чехлы термопар. Сталь 15Х25Т не загрязняет электроды термопар при высоких температурах, обеспечивая точность измерений и длительный срок службы защитных чехлов.

Энергетическое и пиролизное оборудование — элементы горелочных устройств, трубы пиролизных установок.

Электроды искровых зажигательных свечей — благодаря жаростойкости и электрическим свойствам.

Во всех случаях применения следует учитывать ограничение: сталь не предназначена для работы под ударными нагрузками и при длительной эксплуатации в температурном диапазоне 400–700 °С.

Формы поставки стали 15Х25Т

Продукция из стали 15Х25Т изготавливается и поставляется в различных видах нержавеющего проката:

Сортовой и калиброванный прокат — круг, квадрат, шестигранник по ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75.

Листовой прокат — лист толстый по ГОСТ 7350-77, лист тонкий по ГОСТ 5582-75, полоса горячекатаная по ГОСТ 103-2006.

Трубы бесшовные — горячедеформированные по ГОСТ 9940-81, холодно- и теплодеформированные по ГОСТ 9941-81.

Проволока — для применения в теплообменном и термическом оборудовании.

Нормативная документация на сталь 15Х25Т

Марочный состав стали 15Х25Т регламентирован ГОСТ 5632-2014 «Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки» (ранее — ГОСТ 5632-72). Требования к металлопродукции устанавливаются стандартами на конкретные виды проката:

Заменители и зарубежные аналоги стали 15Х25Т

В качестве заменителя стали 15Х25Т в марочнике указана сталь аустенитного класса 12Х18Н10Т (замена возможна в отдельных применениях с учётом различия в структуре и свойствах). Также в качестве ферритного заменителя может рассматриваться сталь 01Х25ТБЮ.

Зарубежные аналоги и ближайшие эквиваленты стали 15Х25Т приведены в таблице ниже.

Важно: указанные зарубежные марки являются ближайшими аналогами, но не полными эквивалентами. При замене необходимо сверять конкретные требования по химическому составу и механическим свойствам, так как допуски в зарубежных стандартах могут отличаться.

Сталь 15Х25Т как замена аустенитным хромоникелевым маркам

Одно из ключевых преимуществ стали 15Х25Т — экономичность. Отсутствие никеля существенно снижает стоимость по сравнению с аустенитными марками типа 12Х18Н10Т и другими марками высоколегированных сталей. При этом 15Х25Т обеспечивает сопоставимую или более высокую жаростойкость (до 1100 °С против 800–850 °С у 12Х18Н10Т).

Однако замена аустенитных сталей на 15Х25Т допустима не всегда. Ферритная структура обуславливает ряд ограничений: меньшую пластичность и ударную вязкость, невозможность работы под ударными нагрузками, склонность к охрупчиванию в интервале 400–700 °С. Решение о замене должно приниматься конструктором с учётом конкретных условий эксплуатации: температурного режима, характера нагрузок, агрессивности среды и требований к сварным соединениям.