Характеристика марки стали 15ХМ

Сталь - сплав железа с углеродом не более 2,14%С. По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные.

В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали делятся на низколегированные (до 2,5%), среднелегированные (от 2,5% до 10%) и высоколегированные (более 10%).

По качеству различают стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

По применению стали делятся на: конструкционные, инструментальные, пружинно-рессорные, шарикоподшипниковые, быстрорежущие, штамповые, коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные и стали с особыми физическими свойствами.

Сталь 15ХМ - низколегированная жаропрочная хромомолибденовая сталь используется для изготовления деталей, работающих длительное время при температурах до 5000°С - поковки, сортовые заготовки, паропроводы, трубы для перегревателей, фланцы.[10]

Сталь 15ХМ химический состав стали приведен в таблице 1.

Таблица 1-Химический состав стали в %

С - находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Сr - наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Cu - увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Mn - как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь дляраскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Mo - увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Ni - сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель - дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

P - является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

S - является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке. Это свойство называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. (От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Si - в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.[11]

Сталь 15Х5М применяется для изготовления корпусов и внутренних элементов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговых труб, деталей насосов, задвижек, спецкрепежа, труб и других деталей, от которых требуется сопротивляемость окислению при температуре до +600 °С, деталей трубопроводов и трубопроводной арматуры (закалка на воздухе + отпуск при 400 °С, охлаждение на воздухе), печных и коммуникационных труб, применяемых в энергомашиностроении и тепловых сетях.[10]

Таблица 2-Механические свойства стали

Увеличение: x500

Рисунок 2-Микроструктура стали 15ХМ в исходном состоянии.

Структурные составляющие: мартенсит

Термообработка: 920°С в течение 10 мин, охлаждение в течение 0,5 секдо 500°С. Твердость 420 НV.

Мартенсит. Направление мартенситных игл различно в разных первичных зернах аустенита. Травимость микроструктурыопределяетсячастичновлияниемотпуска, ачастичноразличиемориентировкимартенситныхигл.[12]

Таблица 3-Температура критических точек °С