12Х16Н8М2БЛ (ВНЛ-11) — коррозионностойкая литейная сталь
ВНЛ-11, также обозначаемая как 12Х16Н8М2БЛ, — высоколегированная коррозионностойкая литейная сталь аустенитного класса. Марку применяют для фасонных отливок и литых заготовок ответственного назначения, прежде всего в авиационном машиностроении.
Основу легирования составляют хром и никель. Молибден повышает стойкость стали в агрессивных средах, а ниобий стабилизирует структуру металла и влияет на его свойства после термической обработки.
Обозначение ВНЛ-11
Обозначение ВНЛ-11 принято в отраслевой и конструкторской документации. Марка 12Х16Н8М2БЛ расшифровывается следующим образом:
- 12 — номинальное содержание углерода около 0,12 %;
- Х16 — около 16 % хрома;
- Н8 — около 8 % никеля;
- М2 — около 2 % молибдена;
- Б — ниобий;
- Л — литейная сталь.
Цифры показывают номинальное содержание основных элементов, но не устанавливают допустимые пределы химического состава. Содержание ниобия и примесей определяется нормативной документацией на материал.
Нормативная документация
Для готовых термически обработанных деталей из ВНЛ-11 применяется:
ОСТ 1 90005-91 — «Стали и сплавы. Показатели временного сопротивления и твёрдости готовых деталей. Глубина слоя при химико-термической обработке цементуемых, нитроцементуемых, азотируемых сталей».
Стандарт относит 12Х16Н8М2БЛ к коррозионностойким сталям аустенитного класса и устанавливает минимальное временное сопротивление готовых деталей.
При этом ОСТ 1 90005-91 не устанавливает:
- полный химический состав ВНЛ-11;
- требования к выплавке металла;
- способ изготовления отливок;
- режим термической обработки;
- допустимые литейные дефекты;
- объём неразрушающего контроля.
В перечень марок ОСТ 1 90090-79 сталь ВНЛ-11 не входит. Поэтому требования этого стандарта к другим сталям семейства ВНЛ нельзя автоматически переносить на отливки из 12Х16Н8М2БЛ.
Химический состав, термическая обработка, механические свойства и правила приёмки должны быть указаны в технических условиях, паспорте на материал или требованиях чертежа.
Химический состав ВНЛ-11
Из обозначения 12Х16Н8М2БЛ можно определить номинальное содержание основных элементов:
| Элемент | Номинальное содержание |
|---|---|
| Углерод, C | около 0,12 % |
| Хром, Cr | около 16 % |
| Никель, Ni | около 8 % |
| Молибден, Mo | около 2 % |
| Ниобий, Nb | содержание устанавливается документацией |
| Железо, Fe | основа |
Использовать эти значения в качестве приёмочных норм нельзя. Обозначение марки не показывает допустимые отклонения, содержание серы, фосфора, кремния, марганца и других элементов.
Химический состав проверяют по каждой плавке. Результаты анализа указываются в документе о качестве металла.
Свойства ВНЛ-11
ВНЛ-11 относится к коррозионностойким сталям аустенитного класса. Для неё характерны сочетание прочности, пластичности и стойкости к воздействию агрессивных сред.
Свойства стали формируются за счёт совместного действия легирующих элементов:
- хром повышает коррозионную стойкость;
- никель способствует образованию устойчивой аустенитной структуры;
- молибден повышает стойкость в ряде агрессивных сред;
- ниобий связывает углерод и влияет на устойчивость структуры после нагрева.
Фактические свойства отливки зависят от химического состава плавки, толщины стенок, условий кристаллизации и режима термической обработки.
Прочность ВНЛ-11
ОСТ 1 90005-91 устанавливает для готовых термически обработанных деталей из ВНЛ-11 следующий показатель:
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Временное сопротивление | не менее 690 МПа |
| Временное сопротивление | не менее 70 кгс/мм² |
Стандарт не устанавливает для ВНЛ-11 диапазон твёрдости по Роквеллу или Бринеллю.
Значение 690 МПа относится именно к готовым деталям после предусмотренной технологией термической обработки. Его нельзя автоматически использовать для литой заготовки в исходном состоянии.
Если для изделия необходимо контролировать предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение или ударную вязкость, требуемые значения должны быть указаны в чертеже или технических условиях.
Термическая обработка ВНЛ-11
ОСТ 1 90005-91 нормирует прочность готовой детали, но не содержит режима термической обработки ВНЛ-11.
Температуру нагрева, продолжительность выдержки и способ охлаждения назначают по документации на материал и конкретную деталь. При разработке режима учитывают:
- массу и конфигурацию отливки;
- толщину стенок;
- требования к прочности и пластичности;
- допустимое коробление;
- условия эксплуатации изделия;
- наличие участков, исправленных сваркой.
Переносить на ВНЛ-11 режимы закалки и отпуска, установленные для ВНЛ-3, ВНЛ-5, ВНЛ-6 или других марок, нельзя. Близкое отраслевое обозначение не означает одинаковый состав и одинаковую технологию термической обработки.
Применение ВНЛ-11
Сталь 12Х16Н8М2БЛ применяют для литых заготовок и фасонных отливок авиационного назначения.
Из ВНЛ-11 могут изготавливаться:
- корпусные детали;
- крышки и основания;
- кронштейны;
- рычаги;
- фланцевые элементы;
- детали приводов и механизмов;
- изделия с рёбрами и сложными переходами сечений;
- элементы, работающие в условиях воздействия агрессивных сред.
Марка выбирается конструктором с учётом рабочих нагрузок, температуры и характера среды. Возможность замены ВНЛ-11 другой коррозионностойкой сталью необходимо согласовывать: одинаковое содержание хрома не гарантирует сопоставимых литейных и механических свойств.
Особенности изготовления отливок
Метод литья по выплавляемым моделям подходит для изготовления из ВНЛ-11 деталей сложной конфигурации с небольшими припусками на механическую обработку.
Технология позволяет получать:
- тонкостенные корпусные элементы;
- детали с рёбрами и фланцами;
- изделия с внутренними полостями;
- сложнопрофильные кронштейны и рычаги;
- заготовки с участками, труднодоступными для обработки режущим инструментом.
При разработке технологии учитывают расположение массивных участков, изменение толщины стенок, усадку металла и направление затвердевания отливки.
Литниково-питающая система разрабатывается отдельно для каждой детали. Её конструкция должна обеспечивать спокойное заполнение формы и питание металла в наиболее массивных участках.
Контроль деталей из ВНЛ-11
Объём контроля устанавливают в чертеже или технических условиях на изделие.
Для ответственных отливок могут проводиться:
- анализ химического состава плавки;
- визуальный и измерительный контроль;
- проверка механических свойств;
- рентгенографическая дефектоскопия;
- люминесцентная дефектоскопия;
- контроль качества сварных исправлений;
- испытание на герметичность.
Рентгенографический контроль позволяет выявлять внутренние раковины, рыхлоты и неметаллические включения. Люминесцентная дефектоскопия применяется для поиска трещин и других дефектов, выходящих на поверхность.
Контролируемые зоны, нормы допустимых дефектов и требования к механическим свойствам желательно указывать непосредственно в конструкторской документации.
Изготовление деталей из ВНЛ-11 методом литья по выплавляемым моделям
Компания «СОЮЗ-МЕТАЛЛИСТ» производит детали из стали ВНЛ-11 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.