Ниже — подробный разбор свойств стали, технологических особенностей и мер, которые гарантируют стабильное качество продукции.

1. Наши возможности

АО «Завод специального машиностроения «Маяк» специализируется на изготовлении фасонных отливок с механической обработкой из коррозионно-стойкой стали аустенитного класса 12Х18Н12М3ТЛ. Материал относится к классу хромоникельмолибденовых титансодержащих сталей, не упрочняемых термической обработкой, и предназначен для ответственных деталей, работающих в агрессивных средах и при повышенных температурах, в том числе длительно под нагрузкой. Высокая коррозионная стойкость сочетается с удовлетворительной жаропрочностью и технологичностью при литье и сварке.

2. Химический состав стали 12Х18Н12М3ТЛ

Химический состав стали 12Х18Н12М3ТЛ регламентируется ГОСТ 977-88, а для отливок арматуры — также СТ ЦКБА 014-2004. Нормы состава приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Химический состав стали 12Х18Н12М3ТЛ (проценты по массе)

Инженерная логика состава

3. Механические свойства

Механические свойства стали для отливок марки 12Х18Н12М3ТЛ нормируются ГОСТ 977-88, а для арматурных отливок — также СТ ЦКБА 014-2004.

3.1. Нормируемые значения

Таблица 2 — Нормируемые механические свойства стали 12Х18Н12М3ТЛ

Значения приведены для отливок с толщиной стенки до 100 мм.

Инженерная логика прочностных характеристик

4. «Капризность» стали 12Х18Н12М3ТЛ и меры борьбы с ней

Сталь 12Х18Н12М3ТЛ по своей природе является сложным объектом для литейного производства. Аустенитная структура, высокое содержание никеля, молибдена и титана, значительная усадка и чувствительность к выделению карбидов — всё это требует строгого соблюдения технологии на каждом переделе. Рассмотрим основные проблемы, с которыми сталкиваются при литье этой стали, и меры, которые мы применяем для их решения.

4.1. Усадочная пористость и ликвация

Аустенитные стали имеют большую объёмную усадку и склонность к ликвации молибдена и титана. Металл долго остаётся в интервале кристаллизации, питание корочки затруднено — отсюда рассеянная усадочная пористость и химическая неоднородность.

4.2. Газовая пористость и насыщение газами

Расплав активно растворяет водород и азот (растворимость газов в аустените выше, чем в феррите), что ведёт к газовой пористости и структурной неоднородности.

4.3. Горячие трещины (горячеломкость)

Сталь имеет повышенную усадку и пониженную теплопроводность, что создаёт высокие термические напряжения при охлаждении отливки и склонность к горячим трещинам в тонких сечениях и в зонах сопряжений.

4.4. Межкристаллитная коррозия и выделение карбидов

Наиболее опасный дефект для стали этого класса — выделение карбидов хрома (и титана) по границам зёрен, обедняющее границы хромом и приводящее к межкристаллитной коррозии. Риск усиливается при медленном охлаждении и при выдержке в интервале 450–850 °C.

4.5. Неметаллические включения и чистота

Оксиды и сульфиды загрязняют металл и снижают коррозионную стойкость, пластичность и ударную вязкость.

4.6. Химическая неоднородность и разброс свойств

Из-за ликвации молибдена и титана свойства по сечению отливки могут различаться. Неравномерное распределение углерода и титана ведёт к разной стойкости к МКК и разбросу свойств.

5. Технология литья

Технология производства отливок из стали 12Х18Н12М3ТЛ включает три основных передела: выплавку, формовку и термообработку. Каждый передел выполняется по утверждённым регламентам с фиксацией параметров в технологической документации.

5.1. Выплавка

Выплавка стали 12Х18Н12М3ТЛ ведётся в дуговых или индукционных печах с тщательным контролем шихтовых материалов. Технологический процесс обеспечивает низкое содержание серы и фосфора (≤ 0,030 % и ≤ 0,035 % соответственно), глубокое раскисление марганцем и кремнием, точное попадание в заданный диапазон по углероду, хрому, никелю, молибдену и титану. Химический состав корректируется по результатам экспресс-анализа перед выпуском плавки; параллельно отбирается контрольная проба для обязательного химического анализа плавки. Особое внимание — точному вводу титана (с учётом его угара) и увязке Ti ≥ 5·C.

5.2. Формовка

Формовка выполняется в песчано-смоляные формы из холодно-твердеющих смесей (ХТС). Организуется направленное питание отливки прибылями, исключающее образование усадочной рыхлости и горячих трещин.

5.3. Термообработка

Заключительной операцией литейного передела является термическая обработка. Базовый режим — закалка 1100–1150 °C с охлаждением в воде. Закалка растворяет карбиды и формирует однородную аустенитную структуру, обеспечивая пластичность, вязкость, жаропрочность и стойкость к межкристаллитной коррозии. Скорость охлаждения определяется толщиной и конфигурацией отливки и фиксируется в технологической документации.

6. Механическая обработка и неразрушающий контроль

После литейного передела отливки поступают в механическую обработку и проходят обязательный контроль качества, включающий неразрушающие и разрушающие методы.

6.1. Механическая обработка

Механическая обработка отливок выполняется в два этапа — черновая и чистовая. При назначении припусков учитываются допуски на литьё, величина усадки, коробление и деформации после термической обработки, а также необходимый слой для удаления поверхностных дефектов. Аустенитная сталь склонна к деформационному упрочнению при резании, что определяет выбор режущего инструмента и режимов резания. После черновой обработки при необходимости проводится промежуточная термообработка для снятия остаточных напряжений; чистовая обработка обеспечивает окончательные размеры и требуемую шероховатость поверхности. Широкий парк станочного оборудования позволяет выполнять сложные задачи в приемлемые сроки.

6.2. Неразрушающий контроль

Объём и нормы неразрушающего контроля устанавливаются Правилами РМРС, требованиями СТ ЦКБА 014-2004 и конструкторской документацией изделия. В зависимости от категории ответственности применяются визуально-измерительный контроль, ультразвуковая дефектоскопия, рентгеноскопия и капиллярный метод. Поскольку сталь 12Х18Н12М3ТЛ парамагнитна (аустенитная), магнитопорошковый метод неэффективен — для выявления поверхностных дефектов применяется капиллярный контроль. Цель НК — выявление недопустимых дефектов литейного происхождения: раковин, рыхлот, трещин и включений, а также подтверждение сплошности металла в ответственных зонах отливки.

6.3. Разрушающий контроль

Разрушающий контроль включает механические испытания образцов (растяжение и ударный изгиб) и химический анализ на каждую плавку, а для арматурных отливок — дополнительно испытание на стойкость к межкристаллитной коррозии. Результаты оформляются протоколами испытаний и используются при заполнении сертификата приёмки отливки.

7. Приёмка и освидетельствование РМРС

Приёмка отливок и литых деталей из стали 12Х18Н12М3ТЛ осуществляется по ГОСТ 977-88, по СТ ЦКБА 014-2004 (для отливок трубопроводной арматуры), по ГОСТ Р 53464-2009 и по иным требованиям конструкторской документации:

Освидетельствование Российским морским регистром судоходства

Освидетельствование РМРС выполняется по действующим Правилам Регистра. Объём испытаний, порядок отбора образцов и формы сертификатов определяются Регистром и техническими требованиями на конкретное изделие. При положительных результатах изделия клеймятся, выдаются документы установленного образца, удостоверяющие годность изделий к применению в судостроении.