Марка: 10Х11Н20Т2Р ( стар. Х12Н20Т2Р ЭИ696А )
Класс: Сталь жаропрочная высоколегированная
Использование в промышленности: детали турбин
| Химический состав в % стали 10Х11Н20Т2Р ( старое название Х12Н20Т2Р ЭИ696А ) | |
|---|---|
| C | до 0,1 |
| Si | до 1 |
| Mn | до 1 |
| Ni | 18 - 21 |
| S | до 0,02 |
| P | до 0,03 |
| Cr | 10 - 12,5 |
| Ti | 2,3 - 2,8 |
| Al | до 0,8 |
| B | до 0,008 |
| Fe | ~63 |
Краткая характеристика
Аустенитная нержавеющая марка стали 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696А) относится к жаропрочной категории сталей. Для получения структуры аустенита этот тип сталей легируют большими количествами хрома(Cr), никеля(Ni) и марганца(Mn). Для достижения высокой жаропрочности их легируют дополнительными присадками молибдена, вольфрама(W), ванадия(V),ниобия(Nb) и бора(B). Жаропрочность аустенитных сталей выше, чем перлитных и мартенситно-ферритных. Аустенитные стали обладают высокой пластичностью, хорошей свариваемостью, но сложно обрабатываются резанием
Введение титана(до 3,2%) в данную аустенитную сталь выполняется для связывания углерода в карбиды, что снижает склонность материала к межкристаллитной коррозии(МКК) при высоких температурах (600-700), а, следовательно, повышает срок службы и максимальную температуру использования данной стали при температурах свыше 700 градусов Цельсия. Присадка Бора(B) упрочняет границы зерен аустенита в результате образования боридов. По этой причине сталь 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696А) относят к подгруппе аустенитных сталей , упрочняемых старением с интерметаллидным упрочнением. Структура стали: гетерогенный твердый раствор с упрочняющей фазой Ni3Ti.
Стали с гетерогенной структурой с хромоникелетитановым легированием 10Х11Н20Т3Р(ЭИ696),10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33-ВД) и проч.) наряду с аустенитными сталями со структурой твердых растворов (10Х18Н12Т,08Х12Н24В4ТР и проч.) применяют для производства пароперегревателей трубопроводов силовых установок высокого давления, работающих при 600-700 градусах по Цельсию. По жаропрочным свойствам указанные стали весьма близки к сплаву на никелевой основеХН77ТЮР(ЭИ437Б), равноценны сплаву ХН77ТЮ и среди сплавов на железной основе являются одними из наиболее жаропрочных. При температурах 500-650° С эти стали по механическим свойствам несколько уступают сплаву ХН77ТЮР, а при 700 и 750° С очень близки к нему. По сравнению с хромомарганценикелевыми сталями, например 37Х12Н8Г8МФБ-Ш (ЭИ481-Ш), стали типа 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696-А) обладают большей жаропрочностью и рекомендуются для изготовления наиболее нагруженных деталей. Введение в эти стали бора заметно повышает их жаропрочность.
Термическая обработка таких сталей включает закалку с 1050...1100oС. После закалки старение при температуре выше эксплуатационной (600...750oС). В процессе выдержки при этих температурах в дисперсном виде выделяются карбиды, карбонитриды, вследствие чего прочность стали повышается. Сталь приобретает структуру легированного аустенита с включениями дисперсных интерметаллидов (Ni3Ti, Fe3Ti и др.), когерентно связанных с решеткой γ-твердого раствора. Жаропрочность сохраняется до 750...800°С.
Особенностью низкотемпературной службы криогенной и хладостойкой техники и приборов является ужесточение требований к материалу по пластичности и вязкости. Как правило, минимальная рабочая температура определяется температурой вязко-хрупкого перехода, при которой вязкость падает до неприемлемо малых значений.
Кроме высокой жаропрочности марка 10X11H20T2P(ЭИ696А) характеризуется пониженной хладноломкостью, т.е. повышенной устойчивостью к деформациям и хрупкому разрушению, связанному с действием низких температур(повышенной хладостойкостью) и используется в узлах и деталях криогенной техники при температурах до 20 градусов Кельвина(-253гр.Цельсия).Данная марка по хладостойкости относится к группе материалов, используемых для работы при температуре ниже 77 К. К этой группе принадлежат стали, используемые в космической технике, производстве и потреблении водорода, экспериментальной физике. Для работы при таких температурах пригодны лишь высоколегированные коррозионностойкие стали (например, 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696-А), 10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33-ВД),07Х21Г7АН5-Ш (ЭП222Ш), а также некоторые бронзы, никелевые, алюминиевые сплавы, легированные Mg, и сплавы титана.
Заготовки деталей трубопроводной арматуры и сварных сборок работающие при криогенных температурах по СТ ЦКБА 016-2005 подлежат термообработке по режиму: Закалка в масло с 1000-1050 °C (выдержка 1 ч) + Старение при 690-710 °C (выдержка 3 ч), охлаждение на воздухе.
Заготовки деталей трубопроводной арматуры и сварных сборок работающие при криогенных температурах по СТ ЦКБА 016-2005 подлежат термообработке по режиму: Закалка в масло с 1000-1050 °C (выдержка 1 ч) + Старение при 690-710 °C (выдержка 3 ч), охлаждение на воздухе.
Марка
| Сталь 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696-А, Х12Н20Т2Р) | |
|---|---|
| Классификация | Сталь коррозионностойкая(нержавеющая) жаропрочная высоколегированная |
| Заменитель | Сталь 10Х11Н20Т3Р (ЭИ696), Сталь 10Х11Н23Т3МР-ВД (ЭП33-ВД) |
| Прочие обозначения | Сталь 10Х11Н20Т2Р; ст.10Х11Н20Т2Р; 10Х11Н20Т2Р; ЭИ696А; Х12Н20Т2Р; 10Х11Н20Т2Р-ВД |
| Иностранные аналоги | - |
| Применение | Сталь 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696-А) применяется: для изготовления поковок, сортового и листового проката, турбинных дисков, кольцевых деталей, крепежных деталей, деталей компрессора и рабочей части турбин с рабочей температурой до +700 °С, а также для производства криогенной арматуры, работающей при температуре до минус 253 градусов Цельсия. |
| Примечания | Сталь жаропрочная аустенитного класса с интерметаллидным упрочнением. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение ограниченного срока работы - +700 °C. Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде +850 °C. |
| Видпоставки | |
| Классификация, номенклатура и общие нормы | ГОСТ 5632-72 ОСТ 1 90005-91 |
| Сортовой и фасонный прокат: | ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 5949-75 ТУ 14-1-1671-76, ТУ 14-1-3957-85, ТУ 14-11-245-88 |
| Болванки. Заготовки. Слябы | ОСТ 3-1686-90, ОСТ 1 90176-75 |
| Обработка металлов давлением. Поковки | ТУ 14-1-1530-75 ТУ 14-1-2902-80, ТУ 14-1-2918-80 |
Химический состав в % материала 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696А)
| Химический элемент | По ГОСТ5632-72 в % | ТУ 14-1-2902-80, ТУ 14-1-1671-76, ТУ 14-1-2918-80 в % | ТУ 14-1-5103-92, в % | ТУ 14-1-1747-76, в % |
|---|---|---|---|---|
| Углерод (С), не более | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Кремний (Si), не более | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| Медь (Cu), не более | 0,30 | 0,30 | - | 0,20 |
| Вольфрам (W), не более | 0,20 | 0,20 | - | - |
| Марганец (Mn), не более | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| Никель (Ni) | 18,00 - 21,00 | 18,00 - 21,00 | 18,00 - 21,00 | 18,00 - 21,00 |
| Фосфор (P), не более | 0,030 | 0,030 | 0,030 | 0,030 |
| Хром (Cr) | 11,00-12,50 | 11,00-12,50 | 11,00 | 12,50 |
| Сера (S), не более | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| Ванадий (V), не более | 0,20 | 0,20 | - | - |
| Молибден (Mo), не более | 0,30 | 0,30 | - | - |
| Титан (Ti), | 2,30 - 2,80 | 2,30 - 2,80 | 2,30 - 2,80 | 2,30 - 2,80 |
| Бор (В) | 0,008 - 0,020 | 008 - 0,020 | ||
| Алюминий (Al), не более | 0,40 | 0,80 | 0,50 | 0,50 |
| Железо (Fe) | основа | основа | основа | основа |
Бор, церий и цирконий вводятся в металл по расчету и химическим анализом не определяются. По требованию потребителя сталь поставляется с содержанием бора 0,003-0,005 %.
Механические свойства стали 10X11H20T2P (ЭИ696А) при температуре 200С
| Сечение (мм) | σ T( σ0,2),МПа | σ В,МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Лист холоднокатаный. Закалка на воздухе с 1100 °C | ||||||
| ≥4,0 | ≥600 | ≥40 | ||||
| Поковки, Сортовой прокат горячекатаный и кованый по ГОСТ 5949-75 и Штамповки по ОСТ 1 90176-75. Закалка на воздухе или в масло с 1100-1170 °C (выдержка 2 ч) + Старение при 700-750 °C (выдержка 15-25 ч), охлаждение на воздухе | ||||||
| Образец | ≥590 | ≥880 | ≥10 | ≥15 | ≥294 | 255-302 |
Механические свойства марки 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696-А) при испытании на длительную прочность
| Температура испытания, °C | Предел длительной прочности, МПа | Длительность испытания, ч |
|---|---|---|
| 700 | 392 | ≥50 |
Физические свойства стали стали 10Х11Н20Т2Р (ЭИ696А)
| Температура испытания,°С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 160 | 140 | 135 | 132 | 115 | 113 | 90 | |||
| Плотность стали, pn, кг/см3 | 7900 | |||||||||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 15,2 | 16,3 | 17,5 | 18,8 | 20,5 | 22,6 | 23,8 | 25,1 | 26,8 | 28,5 |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | 15,9 | 17,4 | 18,8 | 19,9 | 20,3 | 21,1 | 21,8 | 21,6 | 21,3 |
Технологические характеристики марки 10X11H20T2P (ЭИ696А)
- Сталь выплавляется в открытых дуговых или индукционных электропечах;
- Температура деформации - начало 1130, конец выше 9000С;
- Рекомендуемые режимы термической обработки: нагрев до 1100 - 1150 гр.С, выдержка 2 часа, охлаждение на воздухе; старение при 750 гр.С в течение 16 часов, охлаждение на воздухе
| Свариваемость | Обрабатываемость резанием | Флокеночувствительность |
|---|---|---|
| Свариваемость удовлетворительная. Способ сварки: ручная аргонодуговая (РАД) | Сталь обрабатывается резанием удовлетворительно | Не чувствительна |
