03Х12Н5М6К13Л (ВНЛ-8) — высокопрочная литейная сталь

ВНЛ-8, также обозначаемая как 03Х12Н5М6К13Л, — высокопрочная коррозионностойкая литейная сталь мартенситно-стареющего класса. Марку применяют для фасонных отливок высоконагруженных деталей авиационного и специального назначения.

Высокое содержание хрома, никеля, молибдена и кобальта позволяет получать после термической обработки сочетание высокой прочности и твёрдости. Для ВНЛ-8 особенно важно точное соблюдение технологии выплавки, литья и последующей обработки: свойства готовой детали определяются не только составом металла, но и его структурным состоянием.

Обозначение ВНЛ-8

Обозначение ВНЛ-8 используется в отраслевой и конструкторской документации. Полное обозначение марки — 03Х12Н5М6К13Л:

  • 03 — номинальное содержание углерода около 0,03 %;
  • Х12 — около 12 % хрома;
  • Н5 — около 5 % никеля;
  • М6 — около 6 % молибдена;
  • К13 — около 13 % кобальта;
  • Л — литейная сталь.

Числа в наименовании показывают основную систему легирования, но не устанавливают допустимые пределы химического состава. Для производства и приёмки отливок необходимо использовать нормативную документацию, указанную в чертеже или технических требованиях на изделие.

Нормативная документация

ОСТ 1 90005-91 — «Стали и сплавы. Показатели временного сопротивления и твёрдости готовых деталей. Глубина слоя при химико-термической обработке цементуемых, нитроцементуемых, азотируемых сталей».

ОСТ устанавливает градацию прочности и твёрдости готовых термически обработанных деталей из ВНЛ-8.

При этом ОСТ 1 90005-91:

  • не устанавливает химический состав марки;
  • не является стандартом на фасонные отливки;
  • не определяет режим выплавки и литья;
  • не содержит полного комплекса требований к приёмке конкретного изделия.

ВНЛ-8 отсутствует в перечне марок ОСТ 1 90090-79, поэтому использовать этот стандарт как основной документ на отливки из ВНЛ-8 без прямого указания в конструкторской документации неправильно.

Требования к химическому составу, технологии изготовления, механическим свойствам и контролю отливок должны быть указаны в ТУ, СТУ или технических требованиях чертежа на конкретную деталь.

Химический состав ВНЛ-8

Нормативные пределы химического состава ВНЛ-8 не приведены в ОСТ 1 90005-91. Поэтому таблицу с точными минимальными и максимальными значениями необходимо брать из документации, по которой изготавливается изделие.

По обозначению 03Х12Н5М6К13Л можно определить только номинальную систему легирования:

Элемент Номинальное содержание
Углерод, C около 0,03 %
Хром, Cr около 12 %
Никель, Ni около 5 %
Молибден, Mo около 6 %
Кобальт, Co около 13 %
Железо, Fe основа

При выплавке контролируют фактическое содержание основных легирующих элементов и примесей. Результаты анализа должны быть отражены в документе о качестве плавки.

Для ВНЛ-8 недопустимо восстанавливать полный нормативный состав только по обозначению марки: оно не показывает содержание всех элементов и допустимые отклонения.

Свойства ВНЛ-8

ВНЛ-8 относится к высокопрочным мартенситно-стареющим сталям. Требуемые свойства формируются после закалки и старения, при которых изменяется структура металла и происходит упрочнение.

К характерным свойствам марки относятся:

  • высокая прочность после термической обработки;
  • повышенная твёрдость;
  • коррозионная стойкость;
  • возможность изготовления нагруженных фасонных деталей;
  • сохранение достаточной трещиностойкости при высоком уровне прочности.

При сварке или локальном нагреве структура ВНЛ-8 может изменяться. Для восстановления требуемых свойств сварные или исправленные участки могут потребовать последующей термической обработки, предусмотренной технологической документацией.

Прочность и твёрдость

ОСТ 1 90005-91 устанавливает для готовых термически обработанных деталей из ВНЛ-8 следующую градацию:

Показатель Значение
Временное сопротивление 1570–1720 МПа
Твёрдость по Роквеллу HRC 45,5–48,5

Эти показатели относятся к готовым деталям после предусмотренной для них термической обработки.

ОСТ 1 90005-91 устанавливает соотношение временного сопротивления и твёрдости как статистически наиболее вероятное. Поэтому в чертеже следует указывать конкретный контролируемый показатель: временное сопротивление либо твёрдость с требуемым диапазоном.

Приведённые значения нельзя автоматически переносить на отливку до термической обработки, литую заготовку или сварной участок без последующего восстановления структуры.

Термическая обработка ВНЛ-8

ОСТ 1 90005-91 нормирует итоговую прочность и твёрдость, но не устанавливает технологический режим термической обработки ВНЛ-8.

Температуры нагрева, выдержки, способ охлаждения и режим старения должны назначаться документацией на конкретное изделие. При выборе режима учитывают:

  • толщину стенок отливки;
  • массу и конфигурацию детали;
  • требуемый уровень прочности;
  • наличие сварных или исправленных участков;
  • допустимые деформации;
  • требования к твёрдости и механическим свойствам.

Самостоятельно назначать режим только по данным ОСТ 1 90005-91 нельзя: этот стандарт предназначен для нормирования свойств готовой детали, а не для разработки технологии термообработки.

Применение ВНЛ-8

ВНЛ-8 применяют для высоконагруженных фасонных отливок авиационного и специального назначения.

Из стали могут изготавливаться:

  • корпусные детали;
  • силовые кронштейны;
  • рычаги;
  • фланцевые элементы;
  • детали приводов и механизмов;
  • изделия с рёбрами и сложными переходами сечений;
  • элементы, для которых требуется высокая прочность при ограниченной массе.

Марка также применяется для изготовления присадочных сварочных прутков. Конкретное назначение материала и требования к его состоянию должны быть установлены конструкторской документацией.

Особенности литья ВНЛ-8

Литьё по выплавляемым моделям позволяет получать из ВНЛ-8 детали сложной формы с небольшими припусками и высокой точностью поверхности.

При разработке литейной технологии учитывают:

  • расположение массивных участков;
  • резкие изменения толщины стенок;
  • возможность направленного питания отливки;
  • усадку металла;
  • вероятность образования горячих трещин;
  • коробление при литье и термической обработке;
  • расположение обрабатываемых и контролируемых зон.

Литниково-питающую систему разрабатывают под конкретную деталь. Универсальная схема для ВНЛ-8 не применяется: даже близкие по массе изделия могут значительно отличаться по условиям заполнения формы и затвердевания.

Особое внимание уделяют участкам, в которых не допускаются рыхлоты, раковины и неметаллические включения. Такие зоны необходимо заранее обозначать в чертеже и включать в программу рентгенографического контроля.

Контроль деталей из ВНЛ-8

Объём контроля устанавливается конструкторской документацией и зависит от назначения детали.

Для ответственных отливок могут применяться:

  • контроль химического состава плавки;
  • визуальный и измерительный контроль;
  • проверка твёрдости;
  • испытания механических свойств;
  • рентгенографическая дефектоскопия;
  • люминесцентный контроль поверхности;
  • контроль качества исправленных участков;
  • испытания на герметичность.

Зоны рентгенографического и люминесцентного контроля желательно указывать непосредственно в чертеже. Там же определяют нормы допустимых дефектов, места замера твёрдости и необходимость изготовления контрольных образцов.

Изготовление деталей из ВНЛ-8 методом литья по выплавляемым моделям

Компания «СОЮЗ-МЕТАЛЛИСТ» производит детали из стали ВНЛ-8 методом литья по выплавляемым моделям. Технология подходит для изготовления фасонных изделий сложной формы с высокой точностью размеров и небольшими припусками на последующую обработку.

Берём в работу малые и средние партии, в том числе опытные и единичные заказы. Изготавливаем корпусные детали, кронштейны, рычаги, фланцевые элементы и другие изделия по чертежам или 3D-моделям заказчика.

В состав заказа могут входить:

  • термическая обработка;
  • механическая обработка;
  • рентгенографический контроль;
  • люминесцентная дефектоскопия;
  • контроль механических свойств;
  • проверка химического состава плавки.

Для расчёта необходимо направить чертёж или 3D-модель, указать количество деталей и требования к обработке и контролю. После изучения документации определим возможность изготовления, срок и стоимость производства.