Приложение А (справочное). Техническая информация о клапанных сталях

Приложение А
(справочное)

Техническая информация о клапанных сталях

А.1 Введение

Требования, приведенные в настоящем стандарте, являются требованиями поставки.

Данные, указанные в настоящем приложении, не входят в число требований, предъявляемых при поставке [за исключением указанных в таблице А.1, сноска 3)]. Данные приведены только для сведения о режимах термической обработки и соответствующем поведении различных сталей. Они не предназначены для использования при проектировании, разработке, закупке, производстве и других целях. Данные приведены в основном для потребителей с целью ознакомления их с реальными свойствами клапанных сталей, получаемых на практике.

А.2 Механические свойства

А.2.1 Для установленных режимов термической обработки (таблица А.5) значения механических свойств при комнатной температуре приведены в таблице А.1.

А.2.2 Для установленных режимов термической обработки (таблица А.5) значения временного сопротивления и предела текучести при повышенных температурах приведены в таблицах А.2 и А.3 соответственно.

А.2.3 Значения предела ползучести после 1000 ч выдержки под нагрузкой приведены в таблице А.4.

А.2.3.1 В настоящее время разрабатывается международный стандарт ИСО на метод испытания на ползучесть. Этот стандарт следует применять после его выхода, т.к. испытания на ползучесть существенно зависят от условий самих испытаний.

А.2.4 При необходимости проверки механических свойств, приведенных в таблицах А.1 - А.3, их проверяют на термически обработанных образцах по соответствующим рекомендуемым режимам.

Механические испытания при температуре ()°С необходимо проводить в соответствии с 8.3.2, 8.4.2 и 8.4.3, при повышенной температуре - в соответствии с рисунком 1 и стандартом [16].

А.3 Физические свойства клапанных сталей

Физические свойства клапанных сталей (плотность, модуль упругости, коэффициент термического расширения, теплопроводность, удельная теплоемкость, намагниченность) приведены в таблице А.6.

А.4 Последующая обработка и термическая обработка

А.4.1 Металлопродукция, перечисленная в настоящем стандарте, пригодна для горячей деформации. Основное правило заключается в том, что горячую деформацию становится сложнее осуществить с возрастанием легирующих элементов в стали (сплаве) из-за снижения текучести материала.

Как следствие необходимо избегать любого резкого обжатия поперечного сечения при единичном проходе.

Перед установлением параметров нагрева перед ковкой необходимо учесть низкую теплопроводность аустенитных сплавов. Любой температурный градиент в клапанных сплавах может вызвать существенные внутренние напряжения во время ковки и обработки давлением и как результат образование внутренних расслоений и поверхностных трещин.

Руководство по температурным режимам для горячей деформации и термической обработки приведено в таблице А.5.

А.4.2 Механическая обработка

Механическая обработка возможна, но затруднительна из-за высокой прочности, низкой степени обрабатываемости и способности к упрочнению аустенитных сталей. При этом для предотвращения образования трещин необходимо выбирать соответствующие условия обработки.

Таблица А.1 - Механические свойства металлопродукции (для диаметров более 40 мм) при температуре ()°С

Марка стали (сплава)	Базовый режим термической обработки(1) (приведен в таблице А.5)	Твердость(3)		Условный предел текучести ()(2)	Временное сопротивление, (),	Относительное удлинение ()(2) ,%	Относительное сужение(2), %
		НВ	HRC(2)
Мартенситные стали
X 50 CrSi 8 2	TQ + Т(3)	266 - 325	-	685	900 - 1100	14	40
X 45 CrSi 9 3	TQ + Т(3)	266 - 325	-	700	900 - 1100	14	40
X 85 CrMoV 18 2	TQ + T	296 - 355	-	800	1000 - 1200	7	12
Аустенитные стали
X 55 CrMnNiN 20 8	ST + P	-	28(4)	550	900 - 1150	8	10
X 53 CrMnNiN 21 9	ST + P	-	30(4)	580	950 - 1200	8	10
X 50 CrMnNiNbN 21 9	ST + P	-	30(4)	580	950 - 1150	12	15
X 53 CrMnNiNbN 21 9	ST + P	-	30(4)	580	950 - 1150	8	10
X 33 CrNiMnN 23 8	ST + P	-	25(4)	550	850 - 1100	20	30
Сплавы на основе никеля
NiCr 15 Fe 7 TiAI	ST + P	-	32	750	1100 - 1300	12	20
NiFe 25 Cr 20 NbTi	ST + P	-	28	500	900 - 1100	25	30
NiCr 20 TiAl	ST + P	-	32	725	1100 - 1400	15	25
(1) TQ - закалка, T - отпуск, ST - термическая обработка на твердый раствор, Р - дисперсионное упрочнение. (2) Значения ограничиваются нижним пределом. (3) Возможно использование в состоянии поставки. В этом случае значения величин должны применяться в качестве установленных требований. (4) Для сталей аустенитного класса, начиная с X 55 CrMnNiN 20 8 до X 33 CrNiMnN 23 8, при невозможности перевода значений твердости в значения временного сопротивления за основу должны быть приняты величины временного сопротивления в случае разногласий. Примечание - Знак "-" означает, что информация о твердости по Бринеллю и Роквеллу отсутствует.

Таблица А.2 - Значения временного сопротивления металлопродукции при повышенных температурах

Марка стали (сплава)	Базовый режим термической обработки(1) (приведен в таблице А.5)	Временное сопротивление(2), , при температуре, °С
		500	550	600	650	700	750	800
Мартенситные стали
X 50 CrSi 8 2	TQ + T	500	360	230	160	105	-	-
X 45 CrSi 9 3	TQ + T	500	360	250	170	110	-	-
X85 CrMoV 18 2	TQ + T	550	400	300	230	180	140	-
45Х22Н4М3	TQ + T	-	-	-	-	-	-	190
Аустенитные стали
X 55 CrMnNiN 20 8	ST + P	640	590	540	490	440	360	290
X 53 CrMnNiN 21 9	ST + P	650	600	550	500	450	370	300
X 50 CrMnNiNbN 21 9	ST + P	680	650	610	550	480	410	340
X 53 CrMnNiNbN 21 9	ST + P	680	650	600	510	450	380	320
X 33 CrNiMnN 23 8	ST + P	600	570	530	470	400	340	280
55Х20Г9АН4М	TQ + T	-	-	-	-	-	-	250
Сплавы на основе никеля
NiCr 15 Fe7TiAI	ST + P	1000	980	930	850	770	650	510
NiFe 25 Cr 20 NbTi	ST + P	800	800	790	740	640	500	340
NiCr 20 TiAl	ST + P	1050	1030	1000	930	820	680	500
(1) TQ - закалка, T - отпуск, ST - термическая обработка на твердый раствор, Р - дисперсионное упрочнение. (2) Значения ограничиваются нижним пределом. Примечание - Знак "-" означает, что информация о временном сопротивлении отсутствует.

Таблица А.3 - Значения условного предела текучести при относительной деформации 0,2% металлопродукции при повышенных температурах

Марка стали (сплава)	Базовый режим термической обработки(1) (приведен в таблице А.5)	Условный предел текучести(2) при относительной деформации 0,2%, , при температуре, °С
		500	550	600	650	700	750	800
Мартенситные стали
X 50 CrSi8 2	TQ + T	400	300	220	110	75	-	-
X 45 CrSi 9 3	TQ + T	400	300	240	120	80	-	-
X 85 CrMoV 18 2	TQ + T	500	370	280	170	120	80	-
Аустенитные стали
X 55 CrMnNiN 20 8	ST + P	300	280	250	230	220	200	170
X 53 CrMnNiN 21 9	ST + P	350	330	300	270	250	230	200
X 50 CrMnNiNbN 21 9	ST + P	350	330	310	285	260	240	220
X 53 CrMnNiNbN 21 9	ST + P	340	320	310	280	260	235	220
X 33 CrNiMnN 23 8	ST + P	270	250	220	210	190	180	170
Сплавы на основе никеля
NiCr 15 Fe 7 TiAl	ST + P	725	710	690	660	650	560	425
NiFe 25 Cr 20 NbTi	ST + P	450	450	450	450	430	380	250
NiCr 20 TiAl	ST + P	700	650	650	600	600	500	450
(1) TQ - закалка, T - отпуск, ST - термическая обработка на твердый раствор, Р - дисперсионное упрочнение. (2) Значения ограничиваются нижним пределом. Примечание - Знак "-" означает, что информация об условном пределе текучести при относительной деформации 0,2% при повышенных температурах отсутствует.

Таблица А.4 - Значения предела ползучести после 1000 ч испытания (базовые режимы термической обработки указаны в таблице А.5)

Марка стали (сплава)	Предел ползучести(1) после 1000 ч испытаний, , при температуре, °С
	500	650	725	800
Мартенситные стали
X 50 CrSi 8 2	190	-	-	-
X 45 CrSi 9 3	190	40	-	-
X 85 CrMoV 18 2	260	52	18	-
Аустенитные стали
X 55 CrMnNiN 20 8	-	160	85	45
X 53 CrMnNiN 21 9	-	200	110	50
X 50 CrMnNiNbN 21 9	-	220	120	55
X 53 CrMnNiNbN 21 9	-	215	115	50
X 33 CrNiMnN 23 8	-	285	130	60
Сплавы на основе никеля
NiCr 15 Fe 7 TiAl	-	475	260	125
NiFe 25 Cr 20 NbTi	-	400	180	60
NiCr 20 TiAl	-	500	290	150
(1) Ориентировочные данные, набор которых продолжается до настоящего времени. Примечание - Знак "-" означает, что информация о пределе ползучести отсутствует.

Таблица А.5 - Рекомендуемая температура нагрева металлопродукции под горячую деформацию и режимы термической обработки прутков

Марка стали (сплава)	Рекомендуемая температура нагрева под горячую деформацию, °С	Базовый режим смягчающего отжига: температура, °С/среда охлаждения	Базовый режим термической обработки на твердый раствор		Базовый режим отпуска или искусственного старения: температура, °С/время выдержки, ч/среда охлаждения
			Температура закалки или обработки на твердый раствор, °С	Закалочная среда
Мартенситные стали
X 50 CrSi 8 2	900 - 1100	780 - 820/воздух или вода	1000 - 1050	Масло	720 - 820/воздух или вода(1)
X 45 CrSi 9 3	900 - 1100	780 - 820/воздух или вода	1000 - 1050	Масло	780 - 820/воздух или вода(1)
X 85 CrMoV 18 2	900 - 1100	820 - 860/замедленное охлаждение (например, с печью)	1050 - 1080	Масло	780 - 820/воздух(1)
Аустенитные стали
X 55 CrMnNiN 20 8	950 - 1100	-	1140 - 1180	Вода	760 - 815/4 - 8/воздух
X 53 CrMnNiN 21 9	950 - 1150	-	1140 - 1180	Вода	760 - 815/4 - 8/воздух
X 50 CrMnNiNbN 21 9	950 - 1150	-	1160 - 1200	Вода	760 - 815/4 - 8/воздух
X 53 CrMnNiNbN 21 9	980 - 1150	-	1160 - 1200	Вода	760 - 850/6/воздух
X 33 CrNiMnN 23 8	980 - 1150	-	1150 - 1170	Вода	800 - 830/8/воздух
Сплавы на основе никеля
NiCr 15 Fe 7TiAI	940 - 1150	-	1100 - 1150	Воздух	840/24 + 700/2/воздух
NiFe 25 Cr 20 NbTi	1050 - 1150	-	1000 - 1180	Воздух или вода	690 - 710/16/воздух
NiCr 20 TiAl	1050 - 1150	-	1000 - 1180	Воздух или вода	690 - 710/16/воздух
(1) Время выдержки выбирает изготовитель.

Таблица А.6 - Физические свойства клапанных сталей (базовый режим термической обработки указан в таблице А.5)

Марка стали (сплава)	Плотность при температуре 20°С,	Модуль упругости при температуре 20°С, кН/мм	Коэффициент термического расширения при температуре между 20°С и				Теплопроводность при 20°С,	Удельная теплоемкость при температуре 20°С,	Намагниченность
			100°С	300°С	500°С	700°С
Мартенситные стали
X 50 CrSi 8 2	7,7	210	10,9	11,2	11,5	11,8	21	500	Существует
X 45 CrSi 9 3	7,7	210	10,9	11,2	11,5	11,8	21	500	Существует
X 85 CrMoV 18 2	7,7	210	10,9	11,2	11,5	11,8	21	500	Существует
Аустенитные стали
X 55 CrMnNiN 20 8	7,8	205	15,5	17,5	18,5	18,8	14,5	500	Не существует(1)
X 53 CrMnNiN 2 1 9	7,8	205	15,5	17,5	18,5	18,8	14,5	500	Не существует(1)
X 50 CrMnNiNbN 21 9	7,8	205	15,5	17,5	18,5	18,8	14,5	500	Не существует(1)
X 53 CrMnNiNbN 21 9	7,8	205	15,5	17,5	18,5	18,8	14,5	500	Не существует(1)
X 33 CrNiMnN 23 8	7,8	205	16,5	17,1	17,3	17,4	14,5	500	Не существует(1)
Сплавы на основе никеля
NiCr 15 Fe 7 TiAl	8,3	215	13,0	14,0	14,5	15,5	13	460	Не существует
NiFe 25 Cr 20 NbTi	8,1	215	14,1	15,5	15,9	16,8	13	460	Не существует
NiCr 20 TiAl	8,3	215	11,9	13,1	13,7	14,5	13	460	Не существует
(1) Аустенитные стали могут быть слабомагнитными после старения. Их намагниченность может возрастать с увеличением степени холодной деформации.