12Х13Н3М2Л (ВНЛ-9) — коррозионностойкая литейная сталь
ВНЛ-9, также обозначаемая как 12Х13Н3М2Л, — высоколегированная коррозионностойкая сталь мартенситного класса. Марку применяют для фасонных отливок ответственных деталей авиационной и космической техники.
Хром обеспечивает коррозионную стойкость, а никель и молибден повышают прочность и прокаливаемость стали. Требуемые свойства деталей из ВНЛ-9 получают после термической обработки.
Обозначение ВНЛ-9
Обозначение ВНЛ-9 используется в отраслевой и конструкторской документации. Марка 12Х13Н3М2Л расшифровывается следующим образом:
- 12 — номинальное содержание углерода около 0,12 %;
- Х13 — около 13 % хрома;
- Н3 — около 3 % никеля;
- М2 — около 2 % молибдена;
- Л — литейная сталь.
Обозначение показывает основную систему легирования, но не заменяет нормативный химический состав с установленными пределами содержания элементов.
Нормативная документация
ОСТ 1 90005-91
ОСТ 1 90005-91 устанавливает показатели временного сопротивления и твёрдости готовых термически обработанных деталей из 12Х13Н3М2Л.
Этот стандарт не определяет:
- химический состав ВНЛ-9;
- технологию выплавки;
- способ изготовления отливок;
- режим термической обработки;
- полный объём контроля конкретной детали.
Поэтому при изготовлении необходимо использовать паспорт ВИАМ, требования чертежа и другую нормативную документацию, указанную заказчиком.
В перечень марок ОСТ 1 90090-79 сталь ВНЛ-9 не входит. Применять нормы этого стандарта к ВНЛ-9 без прямого указания в конструкторской документации нельзя.
Химический состав ВНЛ-9
Полный нормативный состав стали предоставляется по запросу
По обозначению 12Х13Н3М2Л можно определить номинальное содержание основных элементов:
| Элемент | Номинальное содержание |
|---|---|
| Углерод, C | около 0,12 % |
| Хром, Cr | около 13 % |
| Никель, Ni | около 3 % |
| Молибден, Mo | около 2 % |
| Железо, Fe | основа |
Фактический состав плавки проверяют химическим или спектральным анализом. Результаты должны соответствовать нормативному документу, по которому изготавливается деталь.
Использовать номинальные значения из расшифровки марки в качестве приёмочных норм нельзя: обозначение не показывает допустимые отклонения, содержание примесей и дополнительных элементов.
Свойства ВНЛ-9
ВНЛ-9 относится к коррозионностойким сталям мартенситного класса. После термической обработки материал приобретает высокую прочность и твёрдость.
Для марки характерны:
- высокая прочность;
- коррозионная стойкость;
- хорошая прокаливаемость;
- возможность изготовления фасонных отливок сложной формы;
- применение в нагруженных деталях специального назначения.
Механические свойства зависят от режима термической обработки, толщины стенок и структуры металла в различных участках отливки.
Прочность и твёрдость
ОСТ 1 90005-91 устанавливает для готовых термически обработанных деталей из ВНЛ-9 следующие минимальные показатели:
| Показатель | Значение, не менее |
|---|---|
| Временное сопротивление | 1080 МПа |
| Твёрдость HRCэ | 35,5 |
| Твёрдость HRC | 34,0 |
Стандарт устанавливает градацию прочности и твёрдости готовых деталей. Эти показатели нельзя автоматически переносить на литую заготовку до термической обработки.
В чертеже следует указывать, какой показатель подлежит контролю: временное сопротивление, твёрдость либо оба параметра.
Термическая обработка ВНЛ-9
ОСТ 1 90005-91 не содержит режима термической обработки ВНЛ-9. Он нормирует только свойства, которые должны быть получены у готовой детали.
Температуры нагрева, продолжительность выдержки, среду охлаждения и режим отпуска назначают по паспорту ВИАМ и технологической документации на изделие.
При разработке режима учитывают:
- размеры и массу отливки;
- толщину стенок;
- сложность конфигурации;
- требуемую прочность и твёрдость;
- допустимое коробление;
- наличие участков, исправленных сваркой.
После сварочных исправлений может потребоваться повторная термическая обработка, если это предусмотрено технологией изготовления детали.
Применение ВНЛ-9
Сталь 12Х13Н3М2Л применяют для фасонных отливок авиационного и космического назначения.
Из ВНЛ-9 могут изготавливаться:
- корпусные детали;
- кронштейны;
- рычаги;
- фланцевые элементы;
- детали приводов;
- крышки и основания;
- нагруженные изделия сложной формы.
Марку используют там, где от литой детали требуется сочетание прочности и коррозионной стойкости.
Конкретное назначение, состояние материала и требования к свойствам устанавливаются чертежом. Заменять ВНЛ-9 другой коррозионностойкой сталью без согласования нельзя: близкое содержание хрома ещё не означает одинаковые литейные и механические свойства.
Особенности изготовления отливок
ВНЛ-9 подходит для изготовления фасонных деталей методом литья по выплавляемым моделям. Технология позволяет получать изделия со сложными наружными поверхностями, рёбрами, фланцами, отверстиями и переходами сечений.
При проектировании литейной технологии учитывают:
- расположение массивных участков;
- изменение толщины стенок;
- усадку металла;
- направление затвердевания;
- припуски на механическую обработку;
- возможность деформации при термообработке;
- расположение зон неразрушающего контроля.
Для каждой детали разрабатывается собственная литниково-питающая система. Особое внимание уделяется участкам, в которых по условиям работы не допускаются усадочные раковины, рыхлоты и неметаллические включения.
Контроль деталей из ВНЛ-9
Требования к контролю устанавливают в чертеже или технических условиях на изделие.
В зависимости от назначения детали могут проводиться:
- проверка химического состава плавки;
- визуальный и измерительный контроль;
- контроль твёрдости;
- испытание механических свойств;
- рентгенографическая дефектоскопия;
- люминесцентная дефектоскопия;
- контроль исправленных участков;
- испытание на герметичность.
Зоны обязательного рентгенографического и люминесцентного контроля желательно указывать на чертеже. Там же определяют нормы допустимых дефектов и места замера твёрдости.
Изготовление деталей из ВНЛ-9 методом литья по выплавляемым моделям
Компания «СОЮЗ-МЕТАЛЛИСТ» производит детали из стали ВНЛ-9 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.