Жаропрочная сталь 14Х17Н2. Расшифровка, свойства и аналоги

Точный химический состав стали 14Х17Н2

Эксплуатационные и технические характеристики изделий из данного материала, а также его химический состав прописаны в нормативе ГОСТ 5632-72. Сплав включает в себя 9 элементов.

Основные из них:

• Хром
• Никель

Второстепенные:

• Кремний
• Марганец
• Медь
• Титан
• Углерод
• Фосфор
• Сера

Точное процентное соотношение веществ вы можете посмотреть в таблице и на диаграмме ниже.

Аналоги

Зарубежная маркировка некоторых стран имеет принципиальное различие. Так в основных странах производителях этой марки:

Свойства стали 14Х17Н2

Данный сплав обладает отличными техническими характеристиками. Он очень надежный и долговечный. Изделия из этого материала широко используются в различных направлениях современной промышленности.

Удельный вес данного металла составляет 7750 кг/м3. Его термическая обработка осуществляется следующим образом:

• закалка при температуре до 1020oC,
• обработка в масле,
• отпуск при показаниях термометра около +700oC,
• охлаждение на воздухе.

Начальная температура ковки достигает 1250 oC, конечная — 900oC. Сечение доходит до 350 мм. Твердость материала составляет HB 10 -1 = 228 — 293 МПа.

Критические температурные отметки:

• Ac1 = 720
• Ac3(Acm) = 830
• Ar1 = 700

Обрабатываемость резанием возможна в закаленном и отпущенном состоянии. Материал относится к трудносвариваемым, поэтому осуществлять сварку необходимо с предварительным нагревом и дальнейшей термообработкой. При этом стоит учитывать, что сплав склонен к отпускной хрупкости.

Характеристики материала

Применение металлопроката можно встретить в следующих случаях:

• Создание рабочих и направляющих лопаток для турбин. На такие предметы ложится серьёзная ответственность, и от их сорта будет завесить стабильная работа всего агрегата. Лопасти подвергаются быстрым оборотам, а внешние факторы в виде газа или горячего пара создают дополнительную нагрузку. Ещё, в спокойном состоянии, на поверхности может скапливаться конденсат, который начнёт разрушать обычный металл.
• Изготовление крепежей. Сюда входят болты, гайки, штифты, шпильки и другие. Эти компоненты также играют ключевую роль, и от их прочности будет зависеть надёжность и безопасность всей конструкций.
• Производство втулок. Эти составляющие встречаются в подвеске автомобилей, поэтому они должны выдержать не только силовое давление, но и отлично отталкивать воду после дождя, переносить повышенную температуру в летнее время и низкую в зимнее, служить без деформации. Также втулки разрешено устанавливать и в другие механизированные приборы.
• Выпуск валов. Подобные запчасти передают крутящий момент от одного звена механизма к другому. Тут тоже имеются негативные факторы в виде силы трения, давления, температуры и другого.

Такие предметы допускается использовать в различных сферах, и, от части, их можно отнести к универсальному типу. Даже долю медицинских приборов и инструментов делают из этого проката. Что касается свойств, то у 14Х17Н2 характеристики выглядят следующим образом:

• нержавеющая поверхность;
• способность работать при Т = до +400 °C;
• устойчивость к статическим и динамическим влияниям;
• малый уровень деформации.

Трудно найти сплав, который смог бы соответствовать аналогичным параметрам. Поэтому он и цениться на всех производственных предприятиях.

Технические характеристики наиболее распространенных изделий из стали 14Х17Н2Н2

Стальные прутки

Во время первого этапа обработки их закаливают маслом при температуре от +975° до +1040°С. Затем отпускают на воздухе при показаниях термометра от +275° до +350°С. При втором шаге изделия закаливаю маслом с температурой 1000°-1030°С, затем вновь следует отпуск на воздухе, но уже при 620°-660°С.

Такие прутки имеют сечение до 60 мм. Их условный предел текучести варьируется от 635 МПа до 835 МПа. Максимальный предел прочности при растяжении составляет 1080 МПа. Показатели относительного удлинения после разрыва варьируются в пределах от 10% до 16%, сужения – от 30% до 55%.

Горячекатаные и холоднокатаные стальные листы

Их закаливают в воде или на воздухе при температуре 960°-1050°С. Отпуск поперечных образцов происходит на воздухе при 275°-350°С.

Условный предел текучести данных листов составляет 882 МПа. Сопротивление на разрыв достигает 1078 МПа. Относительное удлинение после разрыва около 10%, сужение при этом не происходит.

Стальные поковки

Изготовление этих деталей осуществляет двумя методами.

Первый:

Изделие закаливается маслом при температуре 980° — 1020°С и отпускается на воздухе при 680° — 700°С. Его сечение при этом может доходить до 1000 мм. Предел текучести составляет 637 МПа. Временное сопротивление разрыву – 784 МПа. Относительное удлинение после разрыва достигает двенадцати процентов, а сужается деталь до 30%.

Второй:

Поковку закаливают маслом при 1000° — 1030°С. Затем ее ждет двойной отпуск в печи или на воздухе при температуре от 665° до 675°С. Сечение таких деталей доходит до 100 мм. Предел текучести условно достигает 540 МПа. Сопротивление на разрыв – 690 МПа. Удлинение после разрыва может доходить до 15%, а сужение до 40%.

Особенности термообработки

Эта процедура необходима для улучшения пробы материала. В результате таких работ происходят процессы, которые способны изменить свойства заготовки. При этом обрабатывать можно как обычные болванки, так и готовые части. Термообработка стали 14Х17Н2 всегда проходит по одному сценарию:

• закалка в печи 980-1020 °С;
• отпуск в масле до 680-700 °С;
• охлаждение на открытом воздухе.

Этот процесс придаёт сплавам твёрдость, и прибавляет коэффициент износостойкости, а это очень важный показатель, поскольку материал может быть использован для создания сложных технических устройств или массивных конструкций. Суть такого способа заключается в постепенном нагревании с дальнейшим резким охлаждением, и так делается несколько подходов.

Следует отметить, что при закаливании есть шанс возникновения дефектов: перегрев, пережог, окисление, трещины и прочее. Чтобы избежать таких неприятностей нужно строго следовать всем правилам термической обработки.

Стоимость

При определении цены изделия учитывается содержание легирующих компонентов, капиталовложения на изготовление, сложность работ, используемое оборудование, дополнительные материалы. Производство стали усложняется за счет:

• продолжительности остывания заготовки и конечной детали для получения необходимой структуры;
• вакуумирования, которое выводит нежелательные газообразные вещества, понижая хрупкость, содержание флокенов и скорость старения материала;
• использования никеля в составе стали 14Х17Н2, который изготавливается в виде листов и относится к полуфабрикатам;
• слабого химического взаимодействия, которое приводит к повышению расхода компонентов состава;
• большого потребления кислорода, который используется для окисления, повышающего скорость химической реакции и улучшающего взаимодействие компонентов.

Последующая термообработка необходима для наделения стали определенными качествами. Данный процесс также приводит к дополнительным затратам, влияющим на стоимость конечного продукта:

• закалка с охлаждением в масле;
• необходимость создания детали определенного размера, что приводит к срезке металла;
• применение высокопрочных инструментов для мехобработки материала.

Все затраты оправданы с точки зрения технологичности, возможности получения сплава с установленными свойствами, широкой области применения. Цена за кг 14Х17Н2 составляет 150-180 руб. Точное значение ее определяется на основании объема заказа и формы изделия.

Вернуться к содержанию

Продукция из нержавеющей стали 14Х17Н2

В каталоге компании представлен следующий сортамент нержавеющей стали:

• металлические круги;
• прутки калиброванные в широкой размерной сетке;
• стальные полосы разной ширины;
• трубы всех категорий.

Стоимость металлопроката зависит от технологии обработки, состава и форме выпуска. Так, шлифованные трубы требуют проведения дополнительного этапа очистки и шлифования, поэтому цена такого продукта будет дороже. При необходимости технологический отдел компании поможет подобрать нужный вариант сплава и проведет предварительные расчеты, чтобы вы могли использовать для производственного процесса оптимальный вариант сырьевого продукта.
Чтобы выбрать и приобрести продукцию из нержавеющей стали 14Х17Н2, перейдите в каталог.

Расшифровка

В наименовании сплава указываются основные компоненты, которые определяют качества металла. Также приводится их концентрация в составе. Расшифровка стали 14Х17Н2 позволяет получить информацию:

• 14 – 14% углерода;
• Х17 – 17% хрома;
• Н2 – 2% никеля.

Отсутствующие в названии элементы присутствуют в значительно меньшем количестве, они придают металлу определенные характеристики.

Вернуться к содержанию

Получение структуры

Марка 14х17н2 относится к хромоникелевой стали аустенитно-ферритного класса. Это сложная структура, которую приобретают сильнолегированные стали такими элементами как никель, хром, кремний. Содержание углерода 0,14-0,17 % позиционирует эти стали как среднеуглеродистые. Если можно провести аналогию по прочности, то из нелегированных сталей с таким содержанием углерода изготавливают арматуру 1-3 класса прочности.

Но в конечном итоге, свойства, за которые цениться это сплав, определяет его структура. Если при выплавке должно обеспечиваться условие однородности расплава, отсутствием включений, небыстрым охлаждением, то дополнительные свойства изделие получает при закалке и отпуске.

Все возможные способы обработки стали 14х17н2 определены научно-исследовательским путем и описаны в строгой последовательности в марочнике, требования по проведению процессов изложены в ГОСТах.

Стальные поковки

Для производства поковок из марки стали 14Х17Н2 используется два способа:

1. Закалка в масляной ванне при 970-1025 градусах, отпуск в воздушной среде до 670-705 градусов. Сечение поковок может достигать 1 м. К рабочим параметрам относятся предел текучести – 638 МПа, предел прочности – 785 МПа, удлинение – 12%, сужение – 30%.
2. Закалка в масляной ванне при 990-1035 градусах, отпуск в два этапа при 665-680 градусах. Сечение поковок не превышает 0,1 м. Характеристики: предел текучести – 541 МПа, предел прочности – 691 МПа, удлинение – 16%, сужение – 39%.

Вернуться к содержанию

Термообработка стали 14х17н2 режимы для hrc 28 32

Изобретение относится к технологии термической обработки и предназначено для термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14X17H2, применяемой в судовом машиностроении для изготовления сложнонагруженных деталей, воспринимающих значительные разнонаправленные динамические нагрузки, например, крепежа, поковок.
Известны способы термической обработки стали 14X17H2, разные технологические приемы и решения по процедуре нагрева, выдержки и охлаждения, которые нашли широкое промышленное применение в серийном производстве продукции общетехнического назначения. Однако они не обеспечивают требуемого уровня механических характеристик.

Известен способ термической обработки изделий из стали 14X17H2 (ГОСТ 5949-75) «Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная», включающий закалку в масле в интервале температур 1000-1030°C с последующим высоким отпуском в интервале температур 620-660°C и охлаждением на воздухе. Однако он не обеспечивает получения однородного комплекса свойств в направлении вдоль и поперек волокон деформации, регламентируя лишь значения механических свойств поперек волокон деформации. Известное техническое решение находит промышленное применение при термической обработке проката, применяемого в судостроительной промышленности для изготовления из него деталей в процессе последующего перекова проката.

Недостатком известного способа является то, что он обеспечивает более низкую ударную вязкость, которая определяется содержанием δ феррита в стали. Наиболее высокой ударной вязкостью обладает сталь, практически не содержащая δ феррит; несколько ниже — у сталей мартенситно-ферритного класса, содержащих δ феррита более 40%; наименьшая ударная вязкость у стали, содержащей δ феррит в пределах 10-20%.

В качестве прототипа принят способ термической обработки штамповок кривошипных валов из стали мартенситно-ферритного класса 14X17H2, включающий закалку в масле с температуры 970-1020°C и последующий двукратный высокотемпературный отпуск, первый и второй отпуск осуществляют при температуре 620-670°C с охлаждением после каждого отпуска в воде или масле, при этом первый отпуск проводят в течение 4,5-5 часов, а второй отпуск 3,5-4,5 часа. Однако способ по прототипу не обеспечивает высоких пластических характеристик и ударной вязкости. Эти недостатки устраняются предлагаемым техническим решением. Задачей изобретения является повышение качества сложнонагруженных деталей. Технический результат — повышение пластических характеристик и ударной вязкости, которые наиболее важны для сложнонагруженных деталей.

Этот технический результат достигается тем, что в способе термической обработки деформируемой коррозионно-стойкой стали 14X17H2, включающем нагрев под закалку, охлаждение в масле, двукратный отпуск с охлаждением после каждого отпуска в воде, нагрев под закалку осуществляют при температуре 1040-1050°C, нагрев при первом отпуске — при температуре 600-610°C. При этом время выдержки при закалке 3 часа, время выдержки при первом отпуске 4,5-5 часов, при втором отпуске 3,5-4,5 часа, как в прототипе, температура второго отпуска находится в интервале, принятом в прототипе (620-670°C), в предлагаемом способе 640-660°C. Технический результат достигается выбором узкого диапазона температур при закалке и первом отпуске. В структуре после охлаждения от температуры закалки до комнатной образуется мартенсит и сохраняется некоторое количество мягких структурных составляющих δ феррита. Проведение высокого отпуска при указанной температуре приводит к распаду мартенсита на ферритно-карбидную смесь, обеспечивая стабильное состояние отпущенной мартенситной составляющей.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовки вырезают из прутков стали 14X17H2, помещают в печь с выдвижным подом и подвергают их термической обработке по предлагаемому режиму. После термической обработки из заготовок изготавливают образцы для механических испытаний.

Пример осуществления способа.

Из прутка стали 14X17H2 (химический состав приведен в таблице 1) диаметром 80 мм брали отрезок 1,5 м, из которого фрезой вырезали заготовки для термической обработки. Заготовки вырезали в соответствии с требованиями ГОСТ 7564-97: продольные — бруски сечением 25×25 мм, поперечные — шайбы толщиной 20 мм. Вырезанные заготовки проходили термообработку по различным режимам: на средних, минимальных, максимальных и запредельных значениях параметров. Оптимальным был признан режим: закалка при 1040°C 3 часа, охлаждение в масле, нагрев при первом отпуске при температуре 610°C, выдержка 4,5 часа, охлаждение в воде, нагрев при втором отпуске 650°C 3,5 часа, охлаждение в воде. Обработанные образцы подвергали механическим испытаниям (результаты приведены в таблице 2). Определение ударной вязкости производилось при нормальной температуре по ГОСТ 9454-78; испытания на растяжение образцов проводилось по ГОСТ 1497-84; склонность к межкристаллитной коррозии определялась по ГОСТ 6032-2003 методом AM на продольных и поперечных пластинах. Склонность к межкристаллитной коррозии отсутствовала; содержание δ феррита определялось по методу Розиваля на поперечных микрошлифах и составило 0,1%.

Сталь 14х17н2, её характеристики и область применения

Существуют марки стали с максимально удачным соотношением легирующих компонентов и полноценную замену им трудно найти. Такими свойствами и обладает сталь 14х17н2. Ее характеристики и применение разберем ниже.
Благодаря возможности термомеханической обработки проката в большом диапазоне температур, конечные свойства подходят для изготовления многих деталей различной направленности. Но основные свойства, за которые ценится эта марка — это обладание характеристиками нержавейки: высокая прочность, жаростойкость, коррозионная стойкость. Эти параметры необходимы при изготовлении деталей, работающих при высоких температурах (в данном случае до 400 ºС).

Применение марка 14х17н2 находит при производстве:

• лопаток турбин;
• дисков;
• валов;
• втулок;
• фланцев;
• деталей компрессорных машин.