Сталь 15Х5М применяется для изготовления корпусов и внутренних элементов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговых труб, деталей насосов, задвижек, спецкрепежа, труб и других деталей, от которых требуется сопротивляемость окислению при температуре до +600 °С, деталей трубопроводов и трубопроводной арматуры (закалка на воздухе + отпуск при 400 °С, охлаждение на воздухе), печных и коммуникационных труб, применяемых в энергомашиностроении и тепловых сетях.Примечание Сталь мартенситного класса. Температура интенсивного окалинообразования +650 °С.
ГОСТы и ТУ на сталь 15Х5М
ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент"; ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент."; ГОСТ 14955-77 "Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия."; ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент."; ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент."; ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент."; ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент."; ГОСТ 8559-75 "Сталь калиброванная квадратная. Сортамент."; ГОСТ 8560-78 "Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент."; ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент."; ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент."; ТУ 14-11-245-88 "Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.";
Химический состав стали 15Х5М
Al
C
Cr
Cu
Mn
Mo
Ni
P
S
Si
V
W
-
≤0,15
4,5-6,0
≤0,20
≤0,50
0,45-0,6
≤0,60
≤0,030
≤0,025
≤0,50
-
-
Механические свойства стали 15Х5М
Механические свойства при 20°С
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Заготовки деталей трубопроводной арматуры. Закалка на воздухе от 950-970 °C (выдержка 2,5-4,5 ч в зависимости от толщины и массы заготовки) + Отпуск при 750-770 °C, охлаждение в печи до 400 °C и далее на воздухе
≤200
≥294
≥490
≥18
≥40
≥588
149-197
Листовой горячекатаный (4,0-50,0 мм) и холоднокатаный (4,0-5,0 мм) прокат по ГОСТ 7350-77. Отжиг при 840 - 870 °C, охлаждение на воздухе
≥235
≥470
≥18
Сортовой прокат. Отжиг при 840-860 °С, охлаждение с печью
≤90
≥215
≥390
≥22
≥50
≥1176
Трубы бесшовные термообработанные в состоянии поставки по ГОСТ 550-75
г/д
Образец
≥216
≥392
≥22
≥50
≥1180
≤170
х/д, т/д
Образец
≥216
≥392
≥22
≤170
Трубы горячедеформированные в состоянии поставки (в сечении указана толщина стенки)
2,0-25,0
≥216
≥392
≥22
≥50
≥1158
≤170
Трубы горячедеформированные. Нормализация + Отпуск (в сечении указана толщина стенки)
2,0-25,0
≥412
≥588
≥16
≥65
≥961
≤235
Трубы печные и коммуникационные в состоянии поставки по ТУ 14-3-457-76 (ударная вязкость указана для труб с толщиной стенки ≥ 12 мм и определяется на продольных образцах)
Образец
≥412
≥588
≥16
≥65
≥980
180-240
Трубы центробежнолитые термообработанные в состоянии поставки по ТУ 14-3Р-115-2010. Нормализация: загрузка в печь при ≤ 350 °C, подъем температуры до 690-720 °C со скоростью ≤ 150 °C/ч (выдержка 4 ч), подъем температуры до 950-980 со скоростью ≤ 100 °C/ч (выдержка 2 мин/1 мм толщины стенки), охлаждение до ≤ 100 °C обдувом вентилятором на выдвинутом поду печи или вне пода, далее охлаждение на воздухе + Отпуск: загрузка в печь при ≤ 350 °C, подъем температуры до 705-735 °C со скоростью 100 °C/ч (выдержка 4 ч), охлаждение на воздухе
Образец
≥412
≥588
≥19
≥35
≥961
≤220
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Сортовой прокат (образец). Закалка на воздухе с 900 °С + Отпуск, охлаждение на воздухе
200
≥990
≥1260
≥16
≥63
≥35
400
≥1010
≥1220
≥18
≥64
≥35
450
≥1020
≥1230
≥20
≥65
≥37
500
≥1120
≥1250
≥16
≥64
≥35
550
≥760
≥850
≥19
≥73
≥20
Механические свойства при повышенных температурах
Состояние поставки
Сечение ,мм
tисп. ,°C
tотпуск ,°C
St|S0,2 ,МПа
sB ,МПа
d5 ,%
d4
d
d10
y ,%
KCU, кДж/м2
HB
HRC
HRB
HV
HSh
Образцы из труб с толщиной стенки 10-12 мм. Нормализация + Отпуск
20
≥485
≥640
≥18
≥78
400
≥430
≥510
≥12
≥75
450
≥385
≥480
≥15
≥76
500
≥350
≥430
≥18
≥82
600
≥170
≥310
≥21
≥91
Поковки диаметром 280 мм. Нормализация при 1000 °С, охлаждение на воздухе + Отпуск при 700 °С, охлаждение на воздухе
20
≥660
≥800
≥16
≥50
200
≥580
≥680
≥15
≥68
300
≥550
≥670
≥15
≥65
400
≥530
≥630
≥14
≥64
450
≥520
≥620
≥16
≥70
50
≥465
≥550
≥19
≥75
550
≥390
≥500
≥22
≥82
600
≥300
≥415
≥22
≥84
Механические свойства при испытании на длительную прочность
Предел ползучести, МПа
Скорость позучести, %/ч
Температура испытания, °C
Предел длительной прочности, МПа
Длительность испытания, ч
Температура отпуска, °C
103
1/10000
480
177
10000
480
64
1/10000
540
98
10000
540
69
1/100000
480
147
100000
480
39
1/100000
540
74
100000
540
Физические свойства стали 15Х5М
Температура испытания, °С
20
100
200
300
400
500
600
800
Модуль нормальной упругости (Е, ГПа)
211
178
145
102
Модуль упругости при сдвиге кручением (G, ГПа)
Плотность (r, кг/м3)
7750
7730
7700
7670
7640
7610
7580
Коэффициент теплопроводности (l, Вт/(м · °С))
37
36
35
34
33
Уд. электросопротивление (R, НОм · м)
430
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)
11,3
11,6
11,9
12,2
12,3
12,3
12,5
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))
483
483
Коррозионная стойкость стали 15Х5М
Среда
Температура испытания °C
Скорость коррозии, мм/год
Длительность испытания, ч
Глубина мм/год
Вода дистиллированная
300
50
0,033
500
50
0,19
600
50
0,784
Технологические параметры 15Х5М
Обрабатываемость резаньем
В горячекатаном состоянии при НВ 170 sВ=390 МПа Kn тв.спл.=2,7 Kn б.ст.=2,0.
Особенности термической обработки
Трубы печные и коммуникационные по ТУ 14-3-457-76 поставляются в термообработанном состоянии. Температура высокого отпуска труб после нормализации должна быть не ниже 700 °C.
Свариваемость
Трудносвариваемая. Способ сварки: РДС. Необходим подогрев и последующая термообработка.
Склонность к отпускной хрупкости
Не склонна.
Температура ковки
Начала - 1200 °C, конца - 800 °C. Сечения до 800 мм подвергаются отжигу с перекристаллизацией и одному переохлаждению.