Сталь марки 15ХСНД

Марка: 15ХСНД (заменители: 16Г2АФ, 15ГФ,14ХГС, 16ГС, 14СНД) Класс: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281-89 , ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 6713-91 , ГОСТ 535-2005 . Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 6713-91 , ГОСТ 14637-89. Лист тонкий ГОСТ 17066-94 , ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-90 . Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70, ГОСТ 6713-91 , ГОСТ ГОСТ 14637-89 . Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71. Использование в промышленности: элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до +450°С

Химический состав в % стали 15ХСНД
C	0,12 - 0,18
Si	0,4 - 0,7
Mn	0,4 - 0,7
Ni	0,3 - 0,6
S	до 0,04
P	до 0,035
Cr	0,6 - 0,9
N	до 0,008
Cu	0,2 - 0,4
As	до 0,08
Fe	~97

Дополнительная информация и свойства

Температура критических точек: Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 885 , Ar3(Arcm) = 803 , Ar1 = 650 Свариваемость материала: без ограничений. Способы сварки РДС и АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: малосклонна.

Механические свойства стали 15ХСНД при Т=20oС
Прокат	Размер	Напр.	σв(МПа)	sT (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Прокат	40		500		21

Механические свойства стали 15ХСНД
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)
19281-73	Сортовой и фасонный прокат	До 10 От 10 до 32 вкл.	345 325	490 470	21 21
19282-73	Листы и полосы в состоянии поставки	До 32 вкл.	345	490	21
17066-80	Листы горячекатаные	От 2 до 3,9 вкл.	-	490	17

Ударная вязкость стали 15ХСНД, (ГОСТ 19281-73) ГОСТ 19283-73, (Дж/см2)
Состояние поставки	Сечение, мм	Т= -40 °С	Т= -70 °С
Сортовой и фасонный прокат	От 5 до 10 От 10 до 20 вкл. Св. 20 до 32 вкл.	KCV 39 29 29	KCV 34 29 -
Листы и полосы (образцы поперечные)	От 5 до 10 От 10 до 32 вкл.	KCU 39 29	KCU 29 29

Механические свойства стали 15ХСНД при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ10 (%)
Листы нормализированные
20 200 300 400 500	370 370 360 375 300	620 590 610 590 365	20 15 11 14 17

Механические свойства стали15ХСНД в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
Закалка 900°С, вода
200 300 400 500 600	1220 1160 1080 840 640	1450 1370 1170 930 740	10 10 11 15 20	56 57 58 62 68	78 - 78 118 176	425 410 360 275 220

Предел выносливости стали 15ХСНД
σ-1, МПА	J-1, МПА	n	Состояние стали
304 274-299	157 -	- 107	В состоянии поставки образцы без надреза σв=490-560 МПа

Прокаливаемость стали 15ХСНД

Термообработка	Критическая твердость, HRCэ	Критический диаметр в воде	Критический диаметр в масле
Закалка 900°С	36-48 24-35	30 -	- 30

Коррозионная стойкость стали 15ХСНД

Среда	Глубина, мм/год
Морская вода Грунт Воздух	0,0435-0,0573 до 0,0179 до 0,0608

Общие рекомендации по технологии сварки стали 15ХСНД (и некоторых подобных низколегированных марок): в зависимости от требований, предъявляемых к сварным соединениям, толщины металла, размеров и жесткости конструкций, выбирают сталь, которую можно сваривать без последующей нормализации, либо используют рекомендуемую сталь и выбирают способ электрошлаковой сварки, уменьшающий перегрев, либо назначают высокотемпературную термообработку (нормализацию или отжиг в межкритическом интервале температур).

Выбор сталей с высокой стойкостью против перегрева необходим в случае изготовления толстостенных крупногабаритных конструкций особо ответственного назначения (например, сосудов высокого давления, работающих при низких температурах), когда другие методы повышения свойств соединений неприменимы. Конструкции, работающие при нормальных, а иногда и пониженных температурах, но не подвергающиеся тяжелым динамическим и ударным нагрузкам, например, станины ковочных прессов, гидрогенераторов и. электрических машин, корпуса и бандажи цементных печей, обшивки судов, баллеры рулей, изготовляют из низколегированных сталей типа 20ГСЛ, 15ХСНД и 08ГДНФЛ с применением электрошлаковой сварки без нормализации. Высокая работоспособность подобных соединений подтверждена безукоризненным многолетним опытом их эксплуатации.

Требуемая прочность сварных соединений сравнительно легко достигается путем применения низкоуглеродистых проволок, легированных повышенными количествами марганца (Св-10Г2, Св-08Г2С) либо марганцем, кремнием, никелем, хромом или молибденом в количестве до -1 % в различных сочетаниях (Св-08ГС, Св-10НМА, Св-08ГСМТ, Св-08ХМ и др.). Запас прочности швов, выполненных низколегированными проволоками, обычно небольшой. По этой причине для сварки соединений, подвергающихся многократной термообработке, рекомендуется применять проволоки с повышенным легированием (Св-08Г2С и Св-08ГС взамен Св-10Г2, Св-04Х2МА и 10Х2МА взамен Св-08ХМ, Св-08ГСМТ взамен Св-10НМА и т. д.).

Плавящиеся мундштуки обычно изготовляют из стали СтЗ или М16С, а электродную проволоку -из сталей, содержащих повышенное количество легирующих элементов. Хорошие результаты получаются, например, при сварке сталей типа 08ГДНФЛ или 20 (25) ГСЛ проволокой Св-08ХН2М.

Для сварки термоупрочненных низколегированных высокопрочных сталей рекомендуются электродные проволоки Св-10НМ и Св-08ХН2ГМЮ.

Помимо равнопрочности, к металлу шва могут предъявляться специальные требования, например жаропрочность и жаростойкость. Это учитывают при выборе марки проволоки. Для сварки соединений, работающих в различных агрессивных средах, предпочтительно используют проволоки той же системы легирования, что и основной металл.

При сварке конструкций из низколегированных сталей обычного назначения используют флюс АН-8. В случае сварки конструкций, не подвергаемых последующей перекристаллизационной термообработке, предпочтение следует отдавать низкокремнистому флюсу АН-22 или безокислительным флюсам типа АНФ-6.

Режимы электрошлаковой сварки низколегированных сталей мало отличаются от тех, которые рекомендованы для низкоуглеродистых сталей. Примеры режимов электрошлаковой сварки приведены в табл. 9.17.

Таблица 9.17

Сталь, толщина (мм)	n	IC (переменчивый), А	UC, В	UE, м/с (м/ч)	UП, м/с (м/ч)	t,с
Низкоуглеродистая
50-70	1	860-960	46-52	0,14-0,16 (500-570)	0,021 (75)	6-7
70-100	2	500-650	42-48	0,07-0,095 (250-350)	-	-
100-160	2	500-570	42-48	0,07-0,085 (250-300)	0,011-0,017 (40-60)	3-4
300-450	3	450-520	46-52	0,055-0,07 (200-250)	0,011-0,017 (40-60)	4-5
300-450	4-5*	-	46-48	0,035-0,04 (130-150)	-	-
Теплоустойчивая
50-70	1	570-650	45-52	0,085-0,095 (300-350)	0,011-0,021 (40-75)	3-7
70-100	2	450-570	42-48	0,055-0,085 (200-300)	-	-
Среднеуглеродистая
300-450	3	450-480	46-52	0,055-0,06 (200-220)	0,011 (40)	4-5
300-450	4-5*	-	46-48	0,030-0,035 (110-130)	-	-

*Сварка плавящимся мундштуком

В табл. 9.18 приведены рекомендуемые марки проволоки, термообработка и ожидаемые механические свойства для некоторых марок низколегированных сталей.

Таблица 9.18

Сталь, толщина (мм)	Марка проволоки и флюса	Термообработка	σТ	σВ
			МН/м2 (кгс/мм2)
16ГС, 09Г2С; 30-100	Св•08ГС, АН•8	Нормализация и отпуск	300 (30)	470 (47)
15ХСНД; 20-40	Св•10Г2, АН•8	-	410 (41)	590 (59)
12ХМ; 40-80	Св•08ХМ, АН•8	Нормализация и высокий отпуск	320 (32)	460 (46)
16ГНМ; 105	Св•10НМА, АН•8	Нормализация и высокий отпуск	270 (27)	470 (47)
30ГСЛ; 400	Св•10Г2, АН•8	Высокий отпуск	340 (34)	560 (56)

Для предотвращения кристаллизационных трещин при сварке особо жестких толстостенных конструкций необходимо снижать скорость подачи электродной проволоки в конечных участках шва, а также осуществлять местный подогрев конца шва до 423 - 473 К (150-200° С).

Соединения из низколегированных сталей обладают высокой стойкостью против холодных трещин. Однако при сварке ряда сталей в особенности с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов необходимо учитывать опасность их возникновения в зоне термического влияния (п. 2.4). Для их предотвращения предварительно подогревают начальный участок шва или

участки с повышенной жесткостью, а также ограничивают время между окончанием сварки и термообработкой (кроме изделий из сталей 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС). Для сталей типа 12ХМ максимальное время до термообработки кольцевых швов обычно не превышает 72 ч. Особо жесткие конструкции из среднеуглеродистых сталей рекомендуется подвергать отпуску непосредственно после окончания сварки.

Меры предосторожности против образования трещин необходимо усиливать при сварке в зимнее время, когда скорость охлаждения соединения возрастает. В этих случаях приходится еще более ограничивать время до термообработки соединений и предусматривать эту меру, так же как и предварительный подогрев, для менее жестких конструкций и менее легированных сталей. Поскольку зарождению и развитию холодных трещин способствуют дефекты в швах, рекомендуется сразу после окончания сварки их удалять.

Электрошлаковую сварку продольных швов цилиндрических обечаек и заготовок днищ выполняют без предварительного подогрева, а время до проведения термообработки после окончания сварки не устанавливают (за исключением случаев выполнения сварки в зимнее время). Сваривать кольцевые стыки и жесткие узлы из таких сталей, как 12ХМ, 20ГСЛ, 30ГСЛ, 30ХМЛ и др., необходимо с предварительным подогревом начального и конечного участков шва. Температура предварительного подогрева для низкоуглеродистых низколегированных сталей при этом может составлять 423-433 К (150-200° С), для среднеуглеродистых сталей 473-573 К (200-300° С).