Сталь 15ХМ
15ХМ - теплоустойчивая хромомолибденовая котельная сталь перлитного класса по ГОСТ 4543-2016, предназначенная для деталей и труб, работающих под давлением при умеренно повышенных температурах. Основное назначение материала - длительная служба в составе котельного и энергетического оборудования, где главным свойством становится высокая длительная прочность, то есть сопротивление ползучести при долговременном нагружении и нагреве. Химический состав включает углерод 0,11-0,18%, кремний 0,17-0,37%, марганец 0,40-0,70%, хром 0,80-1,10% и молибден 0,40-0,55%; содержание серы ограничено 0,035%, фосфора - 0,035%.
Главная особенность 15ХМ - способность сохранять прочность при длительной работе в области повышенных температур. Сталь длительно эксплуатируется примерно до 540-560 °C, и в этом диапазоне определяющим расчётным параметром служит не кратковременная прочность, а сопротивление ползучести - медленному накоплению деформации под постоянной нагрузкой. После нормализации с отпуском при 20 °C временное сопротивление составляет не менее 430 МПа, предел текучести - не менее 235 МПа, относительное удлинение δ5 - не менее 21%, относительное сужение ψ - не менее 45%.
01О стали 15ХМ
Жаропрочность и стойкость к окалинообразованию обеспечивает легирующая пара хром-молибден. Хром повышает сопротивление окислению поверхности при нагреве, а молибден - ключевой элемент для теплоустойчивых сталей - сдерживает ползучесть и поддерживает прочность при долговременной работе под температурой. Совместное действие Cr и Mo позволяет металлу удерживать несущую способность на протяжении всего ресурса котлов и паропроводов.
Низкое содержание углерода обеспечивает хорошую свариваемость, что важно для котельных конструкций и трубных систем. Сварку выполняют с предварительным подогревом и последующей термообработкой шва для снятия напряжений и получения равнопрочного соединения. По сравнению с 12Х1МФ сталь 15ХМ несколько менее жаропрочна, поскольку не содержит ванадия, но при этом проще в изготовлении и дешевле, что делает её рациональным выбором для менее напряжённых по температуре узлов.
Плотность стали составляет 7,85 г/см³, что используют при расчёте теоретической массы труб и деталей. По химическому составу и назначению к 15ХМ близки зарубежные теплоустойчивые марки 13CrMo4-5 (1.7335) и A335 P12, применяемые в аналогичных условиях работы под давлением при нагреве.
02Расшифровка обозначения 15ХМ
«15» в начале обозначения - содержание углерода в сотых долях процента, около 0,15% (фактически 0,11-0,18% по ГОСТ 4543-2016). «Х» означает хром на уровне около 1% (фактически 0,80-1,10%), который повышает стойкость к окалинообразованию при нагреве. «М» - молибден (0,40-0,55%), основной легирующий элемент, сдерживающий ползучесть и поддерживающий прочность при длительной работе под температурой. Легирующая пара хром-молибден делает 15ХМ теплоустойчивой котельной сталью. В отличие от 12Х1МФ, в составе 15ХМ нет ванадия, поэтому марка несколько уступает ей по жаропрочности, но проще и дешевле в изготовлении.
03Химический состав стали 15ХМ
| Показатель | Значение |
|---|---|
| C (углерод) | 0,11-0,18 |
| Si (кремний) | 0,17-0,37 |
| Mn (марганец) | 0,40-0,70 |
| Ni (никель) | ≤0,30 |
| Cr (хром) | 0,80-1,10 |
| Mo (молибден) | 0,40-0,55 |
| Cu (медь) | ≤0,30 |
| S (сера) | ≤0,035 |
| P (фосфор) | ≤0,035 |
04Механические свойства стали 15ХМ
| Показатель | Значение |
|---|---|
| σв, МПа | ≥430 |
| σт, МПа | ≥235 |
| δ5, % | ≥21 |
| ψ, % | ≥45 |
05Физические свойства 15ХМ
| Плотность | 7,85 г/см³ (7850 кг/м³) при 20 °C |
|---|---|
| Модуль упругости E | 205 ГПа (20 °C) |
| Теплопроводность λ | 44 Вт/(м·К) при 100 °C |
| ТКЛР α (20-100 °C) | 12,2×10⁻⁶ 1/°C |
| Удельная теплоёмкость C | 487 Дж/(кг·К) при 100 °C |
06Термообработка 15ХМ: режимы отпуска и нормализации
| Нормализация | 910-940 °C (по справочным данным) |
|---|---|
| Высокий отпуск | 670-700 °C (по справочным данным) |
07Технологические свойства 15ХМ: свариваемость
Режимы термообработки, сварки и резания марки 15ХМ - что важно технологу.
| Теплоустойчивость и рабочая температура | Теплоустойчивая сталь перлитного класса; длительная работа примерно до 540-560 °C |
|---|---|
| Длительная прочность и ползучесть | Высокое сопротивление ползучести; при 20 °C σв ≥ 430 МПа, σт ≥ 235 МПа, δ5 ≥ 21%, ψ ≥ 45% |
| Роль хрома и молибдена | Cr 0,80-1,10% повышает стойкость к окалинообразованию, Mo 0,40-0,55% обеспечивает жаропрочность и сдерживает ползучесть |
| Свариваемость | Хорошая за счёт низкого углерода 0,11-0,18%; сварка с подогревом и термообработкой шва |
| Назначение и аналоги | Теплоустойчивая котельная сталь; плотность 7,85 г/см³; аналоги 13CrMo4-5 (1.7335), A335 P12 |
08Применение стали 15ХМ
Где применяется сталь 15ХМ на производстве.
09Зарубежные аналоги
| Аналог (EN / DIN / AISI) |
|---|
| 13CrMo4-5 / 1.7335 (близкий) |
| A335 P12 (близкий) |
10Марка 15ХМ в нормативных документах
Действующие стандарты, в которых марка упоминается напрямую или через эквивалент. Каждая ссылка - на справочную страницу ГОСТа.
- ГОСТ 20072-74. Сталь теплоустойчивая (технические условия)Сталь теплоустойчивая (технические условия)
- ГОСТ 4543-2016. Металлопродукция из конструкционной легированной сталиТехнические условия на легированную конструкционную сталь: марки 40Х, 30ХГСА, 40ХН, 20Х, химсостав и свойства после термообработки.
- ГОСТ 8733-74. Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные (технические требования)Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные (технические требования)
11Частые вопросы по стали 15ХМ
Что означает «теплоустойчивая» сталь и до какой температуры работает 15ХМ?
Что такое длительная прочность и ползучесть?
Сваривается ли сталь 15ХМ?
Чем 15ХМ отличается от 12Х1МФ?
Почему молибден в стали 15ХМ сдерживает ползучесть?
Почему 15ХМ проще и дешевле 12Х1МФ, но уступает ей по жаропрочности?
12Купить прокат из стали 15ХМ со склада
Заказать прокат из стали 15ХМ - счёт за 15 минут
Пришлите чертёж, спецификацию или опишите задачу - менеджер подберёт позицию, посчитает массу и пришлёт счёт за 15 минут. Сертификат и паспорт качества на плавку - к каждой партии.