13Х11Н5М5Л (ВНЛ-5) — высокопрочная литейная сталь
ВНЛ-5, также обозначаемая как 13Х11Н5М5Л, — высоколегированная литейная сталь для ответственных фасонных отливок. Марку применяют в авиационном и специальном машиностроении, когда от детали требуются высокая прочность и стабильные свойства после термической обработки.
Требования к отливкам из ВНЛ-5 устанавливает ОСТ 1 90090-79. Стандарт рассчитан в том числе на детали, получаемые точным литьём по выплавляемым моделям.
Обозначение марки
Обозначение ВНЛ-5 принято в отраслевой документации. Марка также встречается под обозначением 13Х11Н5М5Л, которое отражает основную систему легирования:
- 13 — номинальное содержание углерода около 0,13 %;
- Х11 — около 11 % хрома;
- Н5 — около 5 % никеля;
- М5 — около 5 % молибдена;
- Л — литейная сталь.
Числа в обозначении дают общее представление о составе, но не устанавливают допустимые пределы содержания элементов. Для производства и приёмки отливок используют значения, указанные в согласованной нормативной документации.
Нормативная документация
Требования к ВНЛ-5 зависят от вида продукции.
Для фасонных отливок применяется:
ОСТ 1 90090-79 — «Отливки фасонные из высоколегированной стали со специальными свойствами».
Стандарт устанавливает режимы термической обработки, механические свойства, группы контроля и требования к качеству отливок. Он распространяется в том числе на детали, изготовленные литьём по выплавляемым моделям.
Для металлопродукции из стали 13Х11Н5М5-ВИ действуют отдельные технические условия:
- ТУ 14-1-5114-92 — литые прутки;
- ТУ 14-1-5115-92 — прутки.
ОСТ 1 90005-91 может применяться при назначении показателей прочности и твёрдости готовых термообработанных деталей, однако не заменяет ОСТ 1 90090-79 и технические условия на конкретный вид продукции.
В чертеже или заказе необходимо указывать не только марку материала, но и требуемую форму поставки: фасонную отливку, литой пруток либо пруток по соответствующим техническим условиям.
Термическая обработка
Для ВНЛ-5 ОСТ 1 90090-79 предусматривает многоступенчатую термическую обработку:
- нагрев до 1130 ± 10 °C;
- выдержка в течение 3–5 часов;
- охлаждение на воздухе;
- повторный нагрев до 1130 ± 10 °C;
- выдержка в течение 2–3 часов;
- ускоренное охлаждение с температуры не ниже 950 °C в масле или сжатым воздухом;
- обработка холодом при −70 °C в течение 2 часов;
- отпуск при 500 ± 20 °C;
- выдержка в течение 2–3 часов и охлаждение на воздухе.
Обработку холодом допускается проводить при −55 °C в течение 4 часов. После нагрева под закалку отливки рекомендуется охлаждать вроссыпь с принудительной подачей воздуха.
Вариант термической обработки указывают в заказе, технических условиях или требованиях чертежа.
Механические свойства
Механические свойства ВНЛ-5 определяют на отдельно отлитых образцах после установленной термической обработки.
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Временное сопротивление | не менее 150 кгс/мм², около 1470 МПа |
| Предел текучести | не менее 120 кгс/мм², около 1180 МПа |
| Относительное удлинение | не менее 12 % |
| Относительное сужение | не менее 30 % |
| Ударная вязкость | не менее 4,0 кгс·м/см², около 39 Дж/см² |
| Диаметр отпечатка по Бринеллю | 2,75–3,05 мм |
Для образцов, вырезанных непосредственно из отливки, пластические характеристики должны составлять не менее 80 % от значений, установленных для отдельно отлитых образцов.
Свойства конкретной детали зависят от её сечения, конструкции литниково-питающей системы и соблюдения режима термической обработки.
Применение ВНЛ-5
ВНЛ-5 применяют для ответственных фасонных деталей авиационного и специального назначения.
Метод литья по выплавляемым моделям позволяет изготавливать из этой стали детали сложной формы:
- крыльчатки;
- корпусные элементы;
- рычаги и кронштейны;
- детали с рёбрами и переходами сечений;
- изделия с развитой поверхностью;
- заготовки, требующие минимального объёма последующей механической обработки.
Выбор ВНЛ-5 должен быть предусмотрен чертежом или техническими требованиями на изделие. Для новых деталей отдельно прорабатывают технологию литья, термическую обработку и программу контроля.
Контроль отливок
ОСТ 1 90090-79 предусматривает три группы контроля. Требуемую группу назначает конструктор и указывает в чертеже.
В зависимости от ответственности детали контроль может включать:
- испытание механических свойств;
- проверку твёрдости;
- рентгенографический контроль;
- магнитопорошковый или капиллярный контроль;
- анализ химического состава плавки;
- контроль размеров и состояния поверхности.
Для отливок первой группы предусмотрен стопроцентный рентгенографический контроль и стопроцентный контроль поверхности магнитопорошковым либо капиллярным методом. Для других групп объём испытаний устанавливается требованиями чертежа.
Изготовление деталей из ВНЛ-5 методом литья по выплавляемым моделям
Компания «СОЮЗ-МЕТАЛЛИСТ» производит детали из стали ВНЛ-5 методом литья по выплавляемым моделям.
Берём в работу фасонные изделия сложной конфигурации: корпусные детали, крыльчатки, рычаги, кронштейны, элементы с рёбрами, внутренними полостями и сложными переходами сечений.
Перед запуском производства изучаем чертёж или 3D-модель, оцениваем литейность конструкции и согласовываем:
- припуски на механическую обработку;
- требования к термической обработке;
- механические свойства;
- группу приёмочного контроля;
- рентгенографический и капиллярный контроль;
- объём последующей механической обработки.
Для расчёта необходимо направить чертёж или 3D-модель детали, указать количество, массу изделия и требования к приёмке. После проработки документации определим технологию изготовления, срок и стоимость заказа.