Москва
Каталог
Жаропрочная сталь марки 15ХМ: свойства, состав и применение
Сталь 15ХМ — это низколегированная жаропрочная хромомолибденовая сталь, широко применяемая в энергетике, машиностроении и нефтехимии для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах и давлениях. Благодаря сбалансированному химическому составу и отличным механическим характеристикам, марка 15ХМ обеспечивает высокую надежность и долговечность оборудования, эксплуатируемого в сложных условиях.
Краткое описание марки 15ХМ
Сталь 15ХМ относится к группе низколегированных жаропрочных сталей, легированных хромом и молибденом. Основное назначение — производство труб, поковок, фланцев, сортовых заготовок и других элементов, предназначенных для длительной работы при температурах до 500 °С. Материал отличается хорошей свариваемостью, устойчивостью к отпускной хрупкости и высокой прочностью при длительных нагрузках.
Нормативные документы и стандарты
- ГОСТ 4543–71 — Сталь конструкционная легированная.
- ГОСТ 8381–87 — Сталь жаропрочная низколегированная.
- ГОСТ 8731–87 — Трубы стальные бесшовные для паропроводов и котлов.
Расшифровка маркировки 15ХМ
- 15 — среднее содержание углерода 0,15%.
- Х — хром (Cr), легирующий элемент, придающий жаропрочность и коррозионную стойкость.
- М — молибден (Mo), повышает прочность и жаростойкость.
Химический состав стали 15ХМ
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,11–0,18 |
| Кремний (Si) | 0,17–0,37 |
| Марганец (Mn) | 0,4–0,7 |
| Хром (Cr) | 0,8–1,1 |
| Молибден (Mo) | 0,4–0,55 |
| Никель (Ni) | до 0,3 |
| Медь (Cu) | до 0,3 |
| Сера (S) | до 0,035 |
| Фосфор (P) | до 0,035 |
Механические свойства стали 15ХМ
Механические характеристики зависят от режима термообработки и формы проката. Ниже приведены основные показатели для труб и прутков:
| Показатель | Значение | Условия |
|---|---|---|
| Предел прочности (σв), МПа | 440–540 | После нормализации и отпуска |
| Предел текучести (σТ), МПа | 275–350 | После нормализации и отпуска |
| Относительное удлинение (δ5), % | 21–25 | После нормализации и отпуска |
| Относительное сужение (ψ), % | 55–67 | После нормализации и отпуска |
| Ударная вязкость (KCU), кДж/м2 | 1180–2700 | После закалки и отпуска |
| Твердость по Бринеллю (HB) | до 179 | Прокат после отжига |
Температуры критических точек
- Ac1 — 740 °С
- Ac3 — 875 °С
Физические характеристики
| Температура, °С | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м·К) | Коэф. линейного расширения, 10-6 1/°С | Удельное сопротивление, Ом·м | Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К) |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 7850 | 44 | 12.2 | 2.05 | 487 |
| 100 | 7830 | 44 | 12.2 | — | — |
| 200 | 7800 | 41 | 13.0 | — | — |
| 300 | 7760 | 41 | 13.3 | — | — |
| 400 | 7730 | 39 | 13.7 | — | — |
| 500 | — | — | — | 1.72 | — |
| 600 | 7700 | 36 | 14.0 | — | — |
| 700 | 7660 | 34 | 14.3 | — | — |
| 800 | — | — | 14.5 | — | — |
| 900 | — | 29 | 13.4 | — | — |
| 1000 | — | 29 | 11.2 | — | — |
Технологические свойства
- Свариваемость: без ограничений, допускается ручная дуговая, автоматическая и полуавтоматическая сварка в защитных газах.
- Флокеночувствительность: чувствительна, требуется контроль структуры при изготовлении крупных поковок.
- Склонность к отпускной хрупкости: не склонна, что важно для эксплуатации при переменных нагрузках.
- Термообработка: нормализация при 900–920 °С, отпуск при 630–650 °С (воздух); закалка при 880 °С (воздух), отпуск при 650 °С.
Области применения стали 15ХМ
Марка 15ХМ востребована в отраслях, где требуется высокая жаропрочность, стойкость к ползучести и стабильность механических свойств при длительной эксплуатации:
- Энергетика: паропроводы, трубы для перегревателей, элементы котлов, фланцы, детали турбин.
- Нефтехимия: трубопроводы высокого давления, детали реакторов, теплообменники.
- Машиностроение: поковки, сортовые заготовки, валы, шестерни, корпуса редукторов.
- Судостроение и транспортное машиностроение: элементы паровых установок, трубопроводы.
Типы деталей из стали 15ХМ
- Трубы для паропроводов и котлов
- Фланцы и соединительные элементы
- Поковки и сортовые заготовки
- Валы, шестерни, оси
- Корпуса редукторов и другие ответственные детали, работающие при высоких температурах
Зарубежные аналоги стали 15ХМ
Для обеспечения совместимости и замены в международных проектах приведены аналоги 15ХМ по зарубежным стандартам:
| Страна | Марка | Стандарт |
|---|---|---|
| Германия | 13CrMo4-5 | DIN 17175, EN 10216-2, WNr 1.7335 |
| Польша | 15HM | PN-75/H-84024 |
| Чехия | 15121 | CSN 41 5121 |
| Франция | 15CD4.05 | AFNOR NF A 36-213 |
| Япония | SCM415 | JIS G4105 |
| США | A387 Gr.12 Cl.2 | ASTM A387 |
| Китай | 15CrMoG | GB 5310 |
| Евросоюз | 13CrMo4-5 | EN 10216-2 |
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Можно ли использовать сталь 15ХМ для сварных конструкций?
Да, сталь 15ХМ обладает хорошей свариваемостью всеми основными способами (ручная дуговая, автоматическая, полуавтоматическая сварка в защитных газах) без ограничений. Для особо ответственных конструкций рекомендуется предварительный и сопутствующий подогрев, а также последующая термообработка для снятия напряжений.
2. Какова максимальная рабочая температура для деталей из 15ХМ?
Рекомендуемая максимальная температура длительной эксплуатации — до 500 °С. При превышении этого значения возможно снижение прочностных характеристик и ускоренное старение материала.
3. Какие особенности термообработки стали 15ХМ?
Рекомендуется нормализация при 900–920 °С с последующим отпуском при 630–650 °С. Для повышения ударной вязкости и снятия внутренних напряжений применяется закалка при 880 °С (воздух) и отпуск при 650 °С.
4. Есть ли склонность к отпускной хрупкости?
Сталь 15ХМ не склонна к отпускной хрупкости, что позволяет использовать её для изготовления деталей, работающих при переменных нагрузках и температурных циклах.
5. Какие зарубежные аналоги можно использовать для замены 15ХМ?
Наиболее близкими по составу и свойствам являются марки 13CrMo4-5 (EN, DIN), 15HM (Польша), 15CrMoG (Китай), 15CD4.05 (Франция), SCM415 (Япония), A387 Gr.12 Cl.2 (США).
Заключение
Сталь 15ХМ — оптимальный выбор для производства ответственных деталей, эксплуатируемых при высоких температурах и давлениях. Если вы ищете поставщика или хотите получить консультацию по наличию и подбору аналогов, оставьте заявку на сайте компании «ОборонСпецСплав» — менеджеры помогут быстро подобрать необходимый материал и оформить заказ.