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.