ГОСТ 20072-74* Сталь теплоустойчивая. Технические условия

с 01.01.76

Ограничение срока действия снято по решению Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)

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. № 2).

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. По видам обработки сталь подразделяют:

горячекатаная;

кованая;

калиброванная;

калиброванная шлифованная.

1.2. По состоянию материала сталь подразделяют:

без термической обработки;

термически обработанная - Т;

нагартованная - Н (для калиброванной стали).

1.3. В зависимости от назначения горячекатаная и кованая сталь подразделяются 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;

ГОСТ 2591-88 - для горячекатаной квадратной;

ГОСТ 1133-71 - для кованой круглой и квадратной;

ГОСТ 103-76 и ГОСТ 4405-75 - для горячекатаной полосовой;

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 20X3МВФ, для горячей обработки, без термической обработки:

Квадрат  ____В30 ГОСТ 2591-88___

                                                                             20Х3МВФ-а ГОСТ 20072-74

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

Полоса  _______36´90 ГОСТ 103-76________

                                                                        20Х1М1Ф1БР-Ш-б-Т ГОСТ 20072-74

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

Круг    ____25-4 ГОСТ 7417-7_____

                                                                         12Х1МФ-В-Н ГОСТ 20072-74

Разд. 2а. (Введен дополнительно, Изм. № 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.

2.1; 2.2. (Измененная редакция, Изм. № 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.

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 в соответствии с заказом 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.

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 25X1МФ 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 изготовляются с обточенной пли ободранной поверхностью.

Таблица 1

Продолжение табл. 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, X - 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 и 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 скраппроцессом, 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 среды в стали, выплавленной методом электрошлакового переплава, должно быть не более 0,015 %.

Таблица 2

Таблица 3

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

¹/₄ 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. № 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.

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 Н/мм² (20 кгс/мм²).

Для стали марки 12Х1МФ высшей категории качества временное сопротивление разрыву установить в пределах 470 - 640 Н/мм² (48 - 65 кгс/мм²), а предел текучести не менее 275 Н/мм² (28 кгс/мм²).

(Измененная редакция, Изм. № 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. № 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:

Таблица 4

Примечания:

1. Нормы механических свойств относятся к образцам, отобранным от прутков диаметром или толщиной до 90 мм включ. 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.

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 см² контролируемой поверхности готовых деталей, площадь которых превышает 1000 см², допускается дополнительно не более одной волосовины протяженностью не более указанной для площади 1000 см², с соответствующим увеличением суммарной протяженности волосовин.

2. (Исключено, Изм. № 1).

г) с нормированной характеристикой длительной прочности s₁₀₀ не менее 343 Н/мм² (35 кгс/см²) 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 неметаллических включений 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. № 2).

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

3. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

3.1. Повторные правила приемки - по ГОСТ 7566-81.

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 7566-81.

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. № 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. № 2).

4.2. Химический анализ проводят по ГОСТ 28473-90, ГОСТ 12344-88, ГОСТ 12345-88, ГОСТ 12346-78, ГОСТ 12347-77, ГОСТ 12348-78, ГОСТ 12349-83, ГОСТ 12350-78, ГОСТ 12351-81, ГОСТ 12352-81, ГОСТ 12354-81, ГОСТ 12355-78, ГОСТ 12356-81, ГОСТ 12361-82 или другими методами, обеспечивающими необходимую точность.

(Измененная редакция, Изм. № 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 7564-73.

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

Образцы нагревают до температуры ковки и осаживают до ¹/₃ первоначальной высоты.

4.7. Отбор проб для определения механических свойств и длительной прочности проводят по ГОСТ 7564-73 (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 7564-73 (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_-5⁺¹⁰) °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 7566-81.

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. № 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рекомендуемое

Рекомендации по применению стали

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

Примечание. Знак «-» в графах означает отсутствие статистических данных.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

СОДЕРЖАНИЕ