Сталь теплоустойчивая. Технические условия

ГОСТ 20072-74
Группа В32

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

     
     
СТАЛЬ ТЕПЛОУСТОЙЧИВАЯ

     
Технические условия

     
Heat-resistant steel. Specifications

МКС 77.080.20
ОКП 09 6001

Дата введения 1976-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 13 августа 1974 г. N 1966 дата введения установлена 01.01.76

Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)

ВЗАМЕН ГОСТ 10500-63 в части теплоустойчивой стали и ГОСТ 5632-72 в части марок 15Х5, 15Х5М, 15Х5ВФ, 12Х8ВФ

ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, утвержденными в октябре 1980 г., декабре 1985 г. (ИУС 12-80, 3-86).


Настоящий стандарт распространяется на легированную теплоустойчивую сталь перлитного и мартенситного классов горячекатаную и кованую диаметром или толщиной до 200 мм, калиброванную, изготовляемую в прутках, полосах и мотках.

Сталь предназначается для изготовления деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 600 °С в течение длительного времени.

В части норм химического состава стандарт распространяется на слитки, все виды проката, поковки и штамповки.

Показатели технического уровня, установленные настоящим стандартом, предусмотрены для высшей и первой категорий качества.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. По видам обработки сталь подразделяют на:

горячекатаную;

кованую;

калиброванную;

калиброванную шлифованную.

1.2. По состоянию материала сталь подразделяют:

без термической обработки;

термически обработанную - Т;

нагартованную - Н (для калиброванной стали).

1.3. В зависимости от назначения горячекатаная и кованая сталь подразделяется на подгруппы:

а - для горячей обработки давлением;

б - для холодной механической обработки (обточки, строжки, фрезерования и другой обработки по всей поверхности);

в - для холодного волочения (подкат).

Назначение стали (подгруппа) должно быть указано в заказе.

2а. СОРТАМЕНТ

2.1а. Сортамент стали должен соответствовать требованиям:

ГОСТ 2590-88* - для горячекатаной круглой;
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 2590-2006. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 2591-88* - для горячекатаной квадратной;
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 2591-2006, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 1133-71 - для кованой круглой и квадратной;

ГОСТ 103-76* и ГОСТ 4405-75 - для горячекатаной полосовой;
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 103-2006, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 7417-75 - для калиброванной круглой;

ГОСТ 14955-77 - для калиброванной круглой со специальной отделкой поверхности;

ГОСТ 8559-75 - для калиброванной квадратной;

ГОСТ 8560-78 - для калиброванной шестигранной.

Примечания:

1. Допускается изготовлять горячекатаную квадратную сталь со стороной квадрата до 100 мм по ГОСТ 2591-88 с углами, закругленными радиусом, не превышающим 0,15 стороны квадрата.

2. Допускается поставлять круглую калиброванную шлифованную сталь длиной не менее 2 м.


Примеры условных обозначений

Сталь горячекатаная квадратная, со сторонами квадрата 30 мм, обычной точности проката В по ГОСТ 2591-88 марки 20Х3МВФ, для горячей обработки, без термической обработки:

Сталь горячекатаная полосовая, толщиной 36 мм, шириной 90 мм, по ГОСТ 103-76 марки 20Х1М1Ф1БР-Ш, для холодной механической обработки, термически обработанная:

Сталь калиброванная круглая диаметром 25 мм, класса точности 4, ГОСТ 7417-75, марки 12Х1МФ, качество поверхности группы В, нагартованная:

Разд.2а. (Введен дополнительно, Изм. N 2).

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2.1. Легированную теплоустойчивую сталь изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

2.2. Марки и химический состав стали должны соответствовать указанным в табл.1.

Массовая доля серы и фосфора в стали высшей категории качества должна быть на 0,005% меньше значений, приведенных в табл.1.

Таблица 1

Примечания:

1. Химические элементы в марках стали обозначены следующими буквами: Б - ниобий, В - вольфрам, М - молибден, Н - никель, Р - бор, Т - титан, Ф - ванадий, Х - хром.

Наименование марок сталей состоит из обозначения элементов и следующих за ними цифр. Цифры, стоящие после букв, указывают среднюю массовую долю легирующего элемента в целых единицах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах. Цифры перед буквенным обозначением указывают среднюю или максимальную (при отсутствии нижнего предела) массовую долю углерода в стали в сотых долях процента.

Сталь, полученную методом электрошлакового переплава, дополнительно обозначают через тире в конце наименования марки буквой - Ш.

2. Указанное в таблице количество бора и церия химическим анализом не определяется.

3. Примесь меди не должна превышать 0,20%, а в стали, изготовленной скрап-процессом, не более 0,30%.

4. Сталь марки 25Х1МФ может изготовляться с массовой долей молибдена в пределах 0,6-0,8%, в этом случае она обозначается маркой 25Х1М1Ф (Р2).

5. Допускается наличие вольфрама до 0,2%, ванадия до 0,05%, титана до 0,03% (за исключением стали марки 20Х1М1Ф1БР) в сталях перлитного класса, не легированных этими элементами, если иное количество этих элементов не оговорено в документации, утвержденной в установленном порядке. В стали марки 20Х1М1Ф1БР титан химическим анализом не определяется.

6. Допускается наличие вольфрама до 0,3%, ванадия до 0,05%, молибдена до 0,2% и титана до 0,03% в сталях мартенситного класса, не легированных этими элементами, если иное количество этих элементов не оговорено в документации, утвержденной в установленном порядке.

7. Массовая доля серы в стали, выплавленной методом электрошлакового переплава, должна быть не более 0,015%.


2.1; 2.2. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.3. В готовом прокате и изделиях при соблюдении норм механических свойств и других требований настоящего стандарта допускаются отклонения по химическому составу, не превышающие норм, указанных в табл.2.

Таблица 2

2.4. Горячекатаную и кованую сталь перлитного класса изготовляют термически обработанной (отожженной, отпущенной или нормализованной с высоким отпуском) или без термической обработки.

По соглашению между потребителем и изготовителем сталь перлитного класса может изготовляться после закалки с высоким отпуском.

Горячекатаную и кованую сталь мартенситного класса изготовляют термически обработанной (отожженной, отпущенной или нормализованной с высоким отпуском).

Калиброванную сталь изготовляют термически обработанной или нагартованной (за исключением стали марки 20Х3МВФ).

2.5. Твердость горячекатаной и кованой отожженной, отпущенной или нормализованной с высоким отпуском стали, должна соответствовать нормам, указанным в табл.3.

Таблица 3

Нормы твердости горячекатаной и кованой термически обработанной стали марки 18Х3МВ, а также калиброванной и калиброванной шлифованной термически обработанной или нагартованной стали устанавливаются по согласованию между потребителем и изготовителем.

Твердость калиброванной термически обработанной стали марки 25Х1МФ должна быть не более 255 НВ (диаметр отпечатка не менее 3,8 мм).

2.6. На поверхности горячекатаных и кованых прутков, предназначенных для горячей обработки давлением и холодного волочения (подгруппы а и в), местные дефекты должны быть удалены пологой вырубкой или зачисткой, ширина которой должна быть не менее пятикратной глубины.

Глубина зачистки дефектов не должна превышать следующих величин:

8% размера (диаметра или толщины) - для размеров св. 140 до 200 мм;

5% размера (диаметра или толщины) - для размеров св. 40 до 140 мм;

суммы предельных отклонений - для размеров 40 мм и менее.

Глубина зачистки дефектов считается от фактического размера.

На поверхности прутков допускаются без зачистки отдельные риски, отпечатки и рябизна в пределах половины суммы предельных отклонений, а также волосовины глубиной, не превышающей 1/4 суммы предельных отклонений.

По соглашению между потребителем и изготовителем круглые прутки изготовляют с обточенной или ободранной поверхностью.

2.7. На поверхности горячекатаных и кованых прутков, предназначенных для холодной механической обработки (подгруппы б), местные дефекты не допускаются, если их глубина превышает:

суммы предельных отклонений - для размеров до 80 мм;

4% размера (диаметра или толщины) - для размеров св. 80 до 150 мм;

5% размера (диаметра или толщины) - для размеров св. 150 мм.

Глубина залегания дефектов считается от номинального размера.

2.4-2.7. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.8. Качество поверхности калиброванной стали должно соответствовать требованиям ГОСТ 1051-73 для группы В, калиброванной шлифованной - для групп Б и В.

2.9. Прутки и полосы должны быть ровно обрезаны. При резке на прессах, ножницах и под молотами допускаются смятые концы и заусенцы.

По требованию потребителя заусенцы должны быть зачищены.

2.10. Горячекатаная, кованая и калиброванная сталь, предназначенная для осадки, горячей высадки и штамповки, должна быть испытана на осадку в горячем состоянии.

На осаженных образцах не должно быть надрывов и трещин.

2.11. Механические свойства стали должны соответствовать требованиям, указанным в табл.4.

Таблица 4

Примечания:

1. Нормы механических свойств относятся к образцам, отобранным от прутков диаметром или толщиной до 90 мм включительно. При испытании прутков диаметром или толщиной свыше 90 до 150 мм допускается понижение относительного удлинения на 2 абс.%, относительного сужения на 5 абс.%, и ударной вязкости на 10 отн.% по сравнению с нормами, указанными в табл.4 Для прутков диаметром или толщиной 151 мм и выше допускается понижение относительного удлинения на 3 абс.%, относительного сужения на 10 абс.% и ударной вязкости на 15 отн.%. Нормы механических свойств прутков диаметром или толщиной свыше 90 мм, перекатанных или перекованных на круг или квадрат размером 90 мм, должны соответствовать требованиям табл.4.

2. Вариант термической обработки и механических свойств (1 или 2) стали марки 25Х1МФ оговаривается в заказе.

3. Ударная вязкость определяется по требованию потребителя.

4. Сталь марки 20Х1М1Ф1БР (ЭП44) обрабатывается по режиму термообработки, вариант 1.

В случае получения неудовлетворительных свойств металла по варианту термообработки 1 допускалось до 1 января 1987 г. принимать металл по режиму термообработки варианта 2.


В стали высшей категории качества ограничивается временное сопротивление разрыву: минимальное допустимое значение должно соответствовать значениям, указанным в табл.4, а максимальное не должно быть больше минимального на 196 H/мм (20 кгс/мм).

Для стали марки 12Х1МФ высшей категории качества временное сопротивление разрыву установить в пределах 470-640 H/мм (48-65 кгс/мм), а предел текучести не менее 275 H/мм (28 кгс/мм).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.12. Макроструктура стали должна соответствовать требованиям, указанным в табл.5.

Таблица 5

Примечания:

1. В стали, полученной методом электрошлакового переплава, допускается послойная кристаллизация и светлый контур не более балла 3 по ГОСТ 10243-75.

2. (Исключено, Изм. N 1).


Макроструктура не должна иметь усадочной раковины, подусадочной ликвации, рыхлоты, газовых раковин, трещин, флокенов, шлаковых включений, заворота корочки, видимых без увеличительных приборов.

2.13. По требованию потребителя сталь изготовляют:

а) с травленой поверхностью;

б) с суженными пределами по содержанию углерода против указанных в табл.1;

в) с нормированной чистотой стали, предназначенной для изготовления крепежных деталей, по волосовинам, выявляемым на поверхности деталей у потребителя магнитным методом, в соответствии с требованиями табл.6.

Таблица 6

Примечания:

1. На каждые последующие 200 см контролируемой поверхности готовых деталей, площадь которых превышает 1000 см, допускается дополнительно не более одной волосовины протяженностью не более указанной для площади 1000 см, с соответствующим увеличением суммарной протяженности волосовин.

2. (Исключено, Изм. N 1).

г) с нормированной характеристикой длительной прочности не менее 343 Н/мм (35 кгс/мм) при температуре 550 °С для стали марки 20Х3МВФ;

д) с нормированной величиной зерна, которая должна быть не крупнее номера 5 по ГОСТ 5639-82;

е) с контролем на загрязненность неметаллическими включениями для стали, предназначенной для изготовления крепежных деталей;

ж) с контролем на внутренние дефекты металла методом ультразвукового контроля (УЗК);

з) с контролем механических свойств, определяемых на образцах, отобранных от термически обработанных заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм.

Примечание. Требования по подпункту а, нормы при испытании стали по подпунктам е, ж и з, а также методы контроля чистоты стали на загрязненность волосовинами и УЗК (подгруппы в и ж) устанавливаются соответствующей документацией, утвержденной в установленном порядке, или по соглашению между потребителем и изготовителем.


(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2.14. Рекомендации по применению, ориентировочные рабочие температуры и продолжительность работы, а также справочные характеристики ползучести и длительной жаропрочности стали приведены в приложении 1 и приложении 2.

3. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

3.1. Повторные правила приемки - по ГОСТ 7566-94.

3.2. Прутки, полосы и мотки изготовляются партиями, состоящими из стали одной плавки, одного размера и одного режима термической обработки (при поставке в термически обработанном состоянии) и оформляются одним документом о качестве по ГОСТ 7566-94.

Примечание. По соглашению между потребителем и изготовителем устанавливается минимальная масса прутков, полос и мотков одной партии.

3.3. Для проверки качества стали от партии отбирают:

а) для проверки качества поверхности - все прутки, полосы или мотки;

б) для проверки твердости - не более 5%, но не менее пяти прутков, полос или мотков;

в) для испытания на осадку - по три прутка, полосы или мотка;

г) для испытания на растяжение, ударную вязкость, длительную прочность - по два прутка, полосы или мотка;

д) для определения величины зерна - одну пробу от плавки-ковша;

е) для контроля макроструктуры - по два прутка, полосы, мотка;

ж) для определения неметаллических включений по шесть прутков, полос или мотков;

и) для химического анализа - пробы по ГОСТ 7565-81.

3.1.-3.3. (Измененная редакция, Изм. N 2).

4. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

4.1. От каждого контрольного прутка, полосы или мотка отбирают по одному образцу для испытания на твердость, осадку, растяжение, ударную вязкость, для определения величины зерна, длительной прочности, макроструктуры и неметаллических включений.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

4.2. Химический анализ проводят по ГОСТ 28473-90, ГОСТ 12344-2003, ГОСТ 12345-2001, ГОСТ 12346-78, ГОСТ 12347-77, ГОСТ 12348-78, ГОСТ 12349-83, ГОСТ 12350-78, ГОСТ 12351-2003, ГОСТ 12352-81, ГОСТ 12354-81, ГОСТ 12355-78, ГОСТ 12356-81, ГОСТ 12361-2002 или другими методами, обеспечивающими необходимую точность.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.3. Твердость по Бринеллю определяют по ГОСТ 9012-59.

4.4. Качество поверхности проверяют без применения увеличительных приборов.

В случае необходимости проводят светление или травление поверхности.

4.5. Отбор проб для испытания на осадку прутков размером менее 80 мм проводят по ГОСТ 7564-97.

4.6. Испытание на осадку проводят по ГОСТ 8817-82.

Образцы нагревают до температуры ковки и осаживают до первоначальной высоты.

4.7. Отбор проб для определения механических свойств и длительной прочности проводят по ГОСТ 7564-97 (1 вариант).

Для профилей размером (диаметром или толщиной) более 25 мм размер сечения заготовки, подвергаемой термической обработке, должен быть 20-25 мм, для профилей размером 25 мм и менее - в поставляемом профиле.

Примечание. Для прутков и полос размером (диаметром или толщиной) более 90 мм образцы для механических испытаний (в том числе и на длительную прочность) допускается вырезать из перекованных или перекатанных круглых или квадратных заготовок размером 90 мм.

Отбор проб для испытаний механических свойств п.2.13 "з" - по ГОСТ 7564-97 (2 вариант).

4.8. Испытание механических свойств и длительной прочности при высоких температурах проводят на продольных образцах, вырезанных из заготовок, термически обработанных по режиму, указанному в табл.4.

4.9. Испытание на растяжение проводят по ГОСТ 1497-84 при температуре (+20) °С на образцах пятикратной длины диаметром 5 или 10 мм. Допускается применять неразрушающие методы контроля по согласованной методике.

Испытание на ударную вязкость проводят по ГОСТ 9454-78 на образцах типа 1.

4.10. Испытание на длительную прочность при высоких температурах проводят по ГОСТ 10145-81.

4.11. Контроль макроструктуры проводят на протравленных поперечных темплетах по ГОСТ 10243-75.

Допускается применять УЗК по методике предприятия-изготовителя и другие неразрушающие методы контроля.

4.12. Определение величины зерна проводят по ГОСТ 5639-82 методом окисления или цементации.

4.13. Определение неметаллических включений проводят по ГОСТ 1778-70 (методом Ш1 или Ш4).

4.14. Сталь одной плавки, прошедшую испытание макроструктуры и механических свойств (в том числе и длительной прочности) на крупных профилях проката, при поставке в более мелких профилях перечисленным испытаниям допускается не подвергать.

5. МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

5.1. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение - по ГОСТ 7566-94.

Упаковка калиброванной стали - по ГОСТ 1051-73.

5.2. Металлопродукция транспортируется железнодорожным транспортом на платформах и в полувагонах. Вид отправки - повагонная и мелкая.

Разд.5. (Измененная редакция, Изм. N 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (рекомендуемое). Рекомендации по применению стали

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

Примечание. Под длительным сроком работы условно понимают время службы детали от 1000 до 10000 ч (в отдельных случаях до 20000 ч), под весьма длительным сроком работы - время значительно более 10000 ч (обычно от 50000 до 100000 ч).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). Характеристики ползучести и длительной жаропрочности легированной и высоколегированной стали, применяемой для длительных сроков службы под напряжением

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Примечание. Знак "-" в графах означает отсутствие статистических данных.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. (Измененная редакция, Изм. N 2).