Сталь DIN 17245 GS-22Mo4: Закалённая и отпущенная сталь для турбинных деталей и давительных сосудов
Обзор материала
Сталь GS-22Mo4 (по стандарту DIN 17245) — это молбденсодержащая чугунная сталь средней легированности, предназначенная для деталей турбин и давительных сосудов, работающих при низких и средних температурах (300–450 °C) и средних давлениях. Типичные изделия: корпуса турбин, арматура, фланцы, корпуса насосов.
Добавление молибдена (0,35–0,45%) повышает термостойкость, предел текучести при температуре и устойчивость к вязкому разрушению. Сталь поставляется в закаленном и высокоотпущенном состоянии.
Химический состав (масс.%)
| Элемент | Содержание, % |
| Углерод (C) | 0,18 – 0,23 |
| Молбиден (Mo) | 0,35 – 0,45 |
| Хром (Cr) | ≤ 0,30 |
| Марганец (Mn) | 0,5 – 0,8 |
| Кремний (Si) | 0,3 – 0,6 |
| Фосфор (P) | ≤ 0,02 |
| Сера (S) | ≤ 0,015 |
Механические свойства (в закаленном и отпущенном состоянии)
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
| Модуль упругости (E) | 20 °C | 211 ГПа | |
| 100 °C | 204 ГПа | |
| 200 °C | 196 ГПа | |
| 300 °C | 186 ГПа | |
| 400 °C | 177 ГПа | |
| 500 °C | 164 ГПа | |
| 600 °C | 127 ГПа | |
| Относительное удлинение при разрыве (A) | 20 °C | 22 % | |
| Коэффициент Пуассона (ν) | 23 °C | 0,29 | Типично для молибденовой стали |
| Предел прочности при растяжении (Rm) | 20 °C | 440 – 590 МПа | |
| Предел текучести (ReH / Rp0,2) | 20 °C | 245 МПа | |
| Предел текучести Rp0,2 при температуре | 200 °C | 190 МПа | |
| 300 °C | 165 МПа | |
| 350 °C | 155 МПа | |
| 400 °C | 150 МПа | |
| 450 °C | 145 МПа | |
| 500 °C | 135 МПа | |
Физические и термические свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
| Коэффициент линейного теплового расширения (α) | 100 °C | 1,22·10⁻⁵ 1/К | |
| 200 °C | 1,29·10⁻⁵ 1/К | |
| 300 °C | 1,34·10⁻⁵ 1/К | |
| 400 °C | 1,39·10⁻⁵ 1/К | |
| 500 °C | 1,43·10⁻⁵ 1/К | |
| 600 °C | 1,46·10⁻⁵ 1/К | |
| Макс. рабочая температура (длительная) | — | 300 – 610 °C | |
| Температура плавления | — | 1382 – 1529 °C | Типично для молибденовой стали |
| Удельная теплоёмкость (c) | 20 °C | 460 Дж/(кг·К) | |
| Теплопроводность (λ) | 20 °C | 50 Вт/(м·К) | |
| 300 °C | 46 Вт/(м·К) | |
| 400 °C | 42 Вт/(м·К) | |
| 500 °C | 38 Вт/(м·К) | |
| 600 °C | 34 Вт/(м·К) | |
Электрические свойства
| Свойство | Температура | Значение |
| Электрическое сопротивление (ρ) | 20 °C | 1,6·10⁻⁷ Ом·м |
Общие свойства
| Свойство | Температура | Значение |
| Плотность | 20 °C | 7,85 г/см³ |
Технологические особенности и применение
- Область применения: Детали турбин низкого и среднего давления, корпуса давительных сосудов, арматура, фланцы, трубопроводы паровых линий.
- Тепловая обработка: Закалка 880–920 °C (вода/масло) + отжимка 620–680 °C (воздух). Структура: торондовый баинит/мартенсит с дисперсными карбидами Mo₂C.
- Сварка: Хорошая свароподобность. Предварительный нагрев 150–200 °C, постсварная отжимка 580–620 °C. Электроды: базовые, молибденсодержащие (например, E Mo).
- Обработка резанием: Удовлетворительная в закаленном состоянии, хорошая после отжига.
- Коррозийная стойкость: Повышенная устойчивость к водородной коррозии и сульфидномунапряжению (HIC/SSCC) за счет Mo.
Аналоги и соответствия
- EN 10213: G22Mo4 (1.5419)
- ASTM/ASME: A217 Gr. WC1 (похожий состав)
- ГОСТ: 20М (приближенный аналог), 15ХМ (с учетом Cr)
Ключевые преимущества
- Хорошее сочетание прочности и вязкости при 300–450 °C.
- Низкая чувствительность к релаксации напряжений.
- Высокая надежность при циклических нагрузках.
- Доступная стоимость по сравнению с хромомолибденоваанадиевыми сталями.