36Х18Н25С2

Сталь 36Х18Н25С2 — жаростойкая высоколегированная сталь аустенитного класса. Предназначена для длительной работы в окислительных и науглероживающих средах при температурах до +1000 °C. Сочетание целевого легирования кремнием (2–3 %) с хромоникелевой основой формирует двойную защитную плёнку SiO₂ + Cr₂O₃, которая плотнее и устойчивее к отслоению, чем однокомпонентная Cr₂O₃ стандартных Cr-Ni марок без кремния.

Расшифровка марки и классификация

Обозначение строится по ГОСТ 5632: цифры перед буквами указывают содержание элемента — для углерода в сотых долях процента, для остальных в процентах.

Фрагмент марки	Элемент	Среднее содержание
36	Углерод (C)	≈ 0,36 %
Х18	Хром (Cr)	≈ 18 %
Н25	Никель (Ni)	≈ 25 %
С2	Кремний (Si)	≈ 2 %

Классификация по ГОСТ 5632: сталь жаростойкая высоколегированная, аустенитный класс (группа II по ГОСТ 5632 — стойкость против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °C в ненагруженном или слабонагруженном состоянии). Железо составляет основу (~50–58 %), остальное — легирующие элементы.

Альтернативные обозначения: 4Х18Н25С2 — старая марка по ГОСТ 5632-72, где первая цифра указывала содержание углерода в десятых долях процента; заводской шифр ЭЯ ЗС.

Химический состав по ГОСТ 5632-2014

Действующий межгосударственный стандарт — ГОСТ 5632-2014; прежнее издание — ГОСТ 5632-72.

Элемент	Содержание, %	Функция в сплаве
Углерод (C)	0,32–0,40	Стабилизация аустенита, повышение прочности при рабочих температурах
Хром (Cr)	17,0–19,0	Формирование защитного оксида Cr₂O₃
Никель (Ni)	23,0–26,0	Сильный аустенитостабилизатор; пластичность
Кремний (Si)	2,0–3,0	Образование защитного SiO₂, значительное усиление жаростойкости
Марганец (Mn)	≤ 1,5	Дополнительный стабилизатор аустенита
Сера (S)	≤ 0,020	Ограниченная примесь
Фосфор (P)	≤ 0,035	Ограниченная примесь
Медь (Cu)	≤ 0,3	Допускаемая примесь
Молибден (Mo)	≤ 0,3	Допускаемая примесь
Ванадий (V)	≤ 0,2	Допускаемая примесь
Титан (Ti)	≤ 0,2	Допускаемая примесь
Вольфрам (W)	≤ 0,2	Допускаемая примесь
Железо (Fe)	основа (~50–58 %)	Матрица сплава

Роль кремния. Суффикс «С2» означает целевое легирование кремнием на уровне 2–3 %. В сочетании с 17–19 % Cr в зоне контакта с окислительной средой формируется двойная плёнка SiO₂ + Cr₂O₃. Слой SiO₂ действует как дополнительный диффузионный барьер для кислорода: плёнка более плотна и лучше держится при термоциклировании, чем однокомпонентная Cr₂O₃. Именно это отличает 36Х18Н25С2 от Cr-Ni марок без кремния при работе в условиях интенсивного окалинообразования.

Роль высокого содержания углерода. Концентрация C 0,32–0,40 % является намеренной: при температурах выше 900 °C углерод остаётся в твёрдом растворе аустенита и обеспечивает бо́льшую жаропрочность по сравнению с низкоуглеродистыми аустенитными марками. Несмотря на высокое C, аустенитная структура полностью стабильна при закалке — 23–26 % Ni подавляют мартенситное превращение при любых практических скоростях охлаждения.

Жаростойкость: рабочие температуры и устойчивость в газовых средах

По данным ГОСТ 5632 и справочным рекомендациям к марке:

• Максимальная температура длительной эксплуатации в воздушной среде: +1000 °C.
• Температура начала интенсивного окалинообразования: +1100 °C.
• Сталь устойчива в науглероживающих газовых средах (атмосферы цементации, пиролиза).
• Не рекомендуется для эксплуатации в средах с высоким содержанием серы: возможна сульфидная коррозия по границам зёрен.
• В восстановительных атмосферах без кислорода жаростойкость снижается — защитная оксидная плёнка не образуется.

Механические свойства при нормальной температуре

Нормы по ГОСТ 5949-2018 (заменил ГОСТ 5949-75). Пруток горячекатаный и кованый, продольные образцы. Термообработка: закалка с 1000–1150 °C, охлаждение на воздух, в масло или в воду.

Предел прочности σB, МПа	Предел текучести σ0,2, МПа	Относит. удлинение δ₅, %	Относит. сужение ψ, %
≥ 640	≥ 345	≥ 25	≥ 40

Модуль нормальной упругости при 20 °C: E = 200 ГПа (2 × 10⁵ МПа).

Примечание. При эксплуатации выше 650–700 °C кратковременные механические показатели перестают быть расчётными характеристиками. В высокотемпературном диапазоне рабочие нагрузки следует нормировать по пределам ползучести и длительной прочности.

Физические свойства

Плотность при 20 °C: ρ = 7800 кг/м³.

Зависимость модуля упругости (E), коэффициента линейного термического расширения (α) и теплопроводности (λ) от температуры:

T, °C	E, ×10⁵ МПа	α, ×10⁻⁶ 1/°C	λ, Вт/(м·°C)
20	2,00	—	—
100	—	13,0	15
200	1,91	13,4	—
300	1,86	14,7	—
400	1,78	—	—
500	1,71	16,1	22,8
600	1,62	—	25,5
700	1,54	—	26,3
800	1,47	—	37,4 *

α — среднее значение в диапазоне от 20 °C до указанной температуры. * Значение λ при 800 °C приведено по стандартным справочным данным; резкий рост относительно 700 °C нетипичен для аустенитных сталей — в ответственных теплотехнических расчётах рекомендуется верифицировать по первичному источнику.

Применение стали 36Х18Н25С2

Назначение по ГОСТ 5632: головки форсунок, детали печей, ящики для цементации — конструктивные элементы, работающие при температурах до +1000 °C. Сталь 36Х18Н25С2 применяется везде, где требуется жаростойкость в окислительных и науглероживающих средах при цикличных или длительных тепловых нагрузках:

• корзины, поддоны, кассеты и оснастка для термической обработки — цементация, нитроцементация, закалка в атмосферных и контролируемых печах;
• детали муфельных, камерных и шахтных печей, работающие в контакте с рабочей атмосферой;
• головки форсунок и конструктивные элементы высокотемпературных газовых горелок;
• теплообменные элементы в высокотемпературных газовых потоках на воздухе.

Повышенное содержание углерода (0,32–0,40 %) обеспечивает бо́льшую прочность при 700–1000 °C по сравнению с низкоуглеродистыми жаростойкими марками. Это принципиально важно для нагруженной технологической оснастки термических цехов — корзин, решёток и поддонов, несущих вес садки при высокотемпературных выдержках.

Для сравнения: сталь 20Х23Н18 содержит меньше углерода и никеля, уступает 36Х18Н25С2 по прочности и применяется в схожем температурном диапазоне при умеренных нагрузках. Сталь 10Х23Н18 не содержит кремния — при аналогичных температурах её стойкость к окалинообразованию в условиях интенсивного окисления ниже, чем у 36Х18Н25С2.

Технологические данные

Горячая деформация и ковка

Температурный диапазон горячей деформации: начало — 1180 °C, конец — не ниже 900 °C. Охлаждение после деформации — на воздухе. Высокое суммарное содержание легирующих элементов требует тщательного и равномерного прогрева перед деформацией; для заготовок большого сечения необходим полный сквозной прогрев.

Термическая обработка

Закалка (аустенизация): нагрев до 1000–1150 °C, охлаждение на воздух, в масло или в воду. Высокое содержание никеля (23–26 %) полностью подавляет мартенситное превращение при охлаждении — структура сохраняется аустенитной.

Выбор среды охлаждения определяется рабочими условиями детали. Для деталей, эксплуатируемых при температурах ниже 650 °C, предпочтительна водяная закалка: быстрое охлаждение предотвращает выделение карбидов хрома Cr₂₃C₆ в критическом диапазоне 650–900 °C. Для деталей, работающих непрерывно выше 900 °C, режим охлаждения менее критичен — возможно выделившиеся при закалке карбиды растворяются в процессе эксплуатации.

Свариваемость

Ограниченная. Содержание углерода 0,32–0,40 % при нагреве зоны термического влияния в диапазоне 650–900 °C вызывает выделение карбидов хрома Cr₂₃C₆ по границам зёрен. Приграничные зоны обедняются хромом ниже 12 % — возникает склонность к межкристаллитной коррозии (МКК) и снижается пластичность ЗТВ.

Для деталей с непрерывной эксплуатацией при T > 900 °C этот эффект нивелируется в работе. Для конструкций с переменным температурным режимом или рабочими температурами ниже 900 °C сварные швы требуют контроля на стойкость к МКК; при необходимости — отжиг при 1050–1100 °C с последующим охлаждением в воде.

Механическая обработка резанием

Аустенитные стали с высоким содержанием Ni и Cr склонны к интенсивному наклёпу при обработке резанием. Для токарных и фрезерных операций применяют твердосплавный инструмент с положительными передними углами, поддерживают высокие скорости резания с непрерывным обильным охлаждением, не допускают трения инструмента без снятия стружки.

Формы поставки стали 36Х18Н25С2

Вид металлопродукции	Нормативный документ
Пруток горячекатаный и кованый	ГОСТ 5949-2018
Пруток калиброванный	ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75
Лист и полоса	ГОСТ 4405-75

Аналоги

Зарубежные аналоги

Страна / стандарт	Марка
Польша (PN)	H18N25S2

Отечественные аналоги

Точные отечественные аналоги по ГОСТ 5632 отсутствуют. По функциональному назначению ближайшая группа — жаростойкие Cr-Ni-Si стали аустенитного класса; среди литейных марок — сталь 20Х25Н19С2Л, предназначенная для аналогичных условий, но в виде фасонного литья.