Применение стали 15ХМ и ее обработка

Сталь 15ХМ – востребованный материал, который активно используют в строительной и промышленной сферах для изготовления различных деталей и профилей. Стоит подробнее рассмотреть особенности сырья, способы его применения и обработки.

Сталь 15ХМ – материал высокой прочности, который состоит из нескольких химических элементов. Определить состав нетрудно:

• углерод – от 0,11 до 0,18%;
• кремний – от 0,17 до 0,37%;
• медь – до 0,3%;
• молибден – до 0,55%;
• никель – до 0,3%;
• фосфор – до 0,035%;
• хром – от 0,8 до 1,1%;
• сера – до 0,035%.

Химический состав из общего описания стали меняется в зависимости от договоренности производителя с поставщиком, однако процентное содержание некоторых элементов остается неизменным.

Стали марки 15ХМ обладают повышенной прочностью и устойчивостью к высоким температурам. Помимо химического состава, технические свойства металла также прописаны в ГОСТ 4543-2016.

• Максимальная температура ковки – достигает в самом начале 1260 градусов по Цельсию, постепенно опускается до 750 градусов. При ковке стали толщиной до 200 мм охлаждение происходит на воздухе. В остальных случаях материал подвергают низкотемпературному отжигу.
• Резка. Обработка резанием возможна как в нормализованном, так и в отпущенном состоянии. Коэффициент обрабатываемости стали при идеальных параметрах составляет 1,6 или 1,4.
• Отпускная способность. Сталь 15ХМ не склонна к отпускной способности.
• Флокеночувствительность. Материал сильно чувствителен к флокену даже при комнатной температуре.

Каждая сталь характеризуется критическими точками, при достижении которых меняются характеристики и состояние материала, а также происходит изменение структуры и твердости. Основные точки 15ХМ сведены в таблицу:

Помимо технических, химических параметров и устойчивости, марка 15ХМ также характеризуется физическими свойствами. Основные перечислены в таблице.

Удельная теплоемкость стали 15ХМ, вне зависимости от условий испытания, составляет 487 Дж/ (кг*°С). У каждого параметра есть свое буквенное обозначение, которое можно уточнить на последней странице ГОСТ.

Отдельного внимания заслуживает пункт о механических характеристиках материала, который подвергся воздействию высоких температур.

Сталь 15ХМ отличается высокими эксплуатационными характеристиками, но у материала есть аналоги, которые при необходимости можно использовать вместо основного металла. К таким аналогам относят:

• сталь 12ХМ;
• сталь 12Х2МФСР;
• сталь 12Х2МФБ;
• сталь 15ХМ5М;
• сталь 16ГНМ.

Сталь 15ХМ используют в промышленной и строительной сферах при возведении конструкций из металла. С помощью данного материала изготавливают:

• трубы паропроводов и пароперегревателей, которые работают в условиях высоких температур – от 500 до 550 градусов по Цельсию;
• трубные решетки;
• элементы нефтеперерабатывающего машиностроения, способные работать при температурах от -40 до +560 градусов.

Прежде чем говорить о свариваемости стали 15ХМ, стоит уточнить основные варианты.

• Без ограничений. В этом случае приварить сталь можно без обязательного подогрева и следующей за ним термообработки.
• Ограниченно свариваемая. Сваривать элементы можно после нагрева их до 100–120 градусов и термической обработки. При неполной закалке происходят сильные деформации, образуется хрупкая структура.
• Трудносвариваемая. Когда производится сварка, сталь нагревают до 200–300 градусов по Цельсию с последующим отжигом по стандартному режиму. Путем такого подхода устраняют ненужные деформации

У стали 15ХМ нет ограничений по свариваемости. Использование данного материала позволяет задействовать способы РДС и АДС под газовой защитой для получения надежного результата. Также применим метод сварки КТС. Проводят работы с предварительным прогревом марки и последующей термообработкой. Металл маркировки 15ХМ толщиной до 3 мм отлично поддается сварке, элементы соединяются встык в один проход и не требуют дополнительного раздела кромок. Если толщина стали достигает 6–13 мм, то материал приваривают с помощью V-образной заделки кромок, используя многослойные швы. Механические свойства металла шва при этом должны совпадать с основными характеристиками свариваемого материала.

По окончании сварочных работ на место стыка наносят защитный слой краски, состав которой включает цинковую пыль, эпоксидную смолу и другие связующие компоненты. Дополнительно для защиты материала от коррозии его покрывают составами из алюминия и цинка, которые предотвращают окисление. Особенно актуально для стали 15ХМ использование гальванического цинкования – устройства горячей защиты от коррозии. Термообработка: нормализация при 900–920 градусах, отпуск материала происходит при 650 градусах, охлаждение на воздухе.