Stal 21HMF konstrukcyjna stopowa – do pracy przy podwyższonych temperaturach chromowo-molibdenowo-wanadowa PN-75/H-84024, stal 21CrMoV5-7, 1.7709, stal 21CrMoV5-11, 1.8070
| Gatunek stali | Norma | Skład chemiczny (%) | ||||||||
| C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Mo | inne | ||
| 21HMF | PN | 0,17 0,25 | 0,30 0,50 | 0,30 0,60 | max 0,035 | max 0,035 | 1,20 1,50 | max 0,60 | 1,00 1,20 | V 0,25-0,35 |
| 21CrMoV5-7 1.7709 | DIN EN W.nr | 0,17 0,25 | 0,40 0,80 | max 0,40 | max 0,030 | max 0,030 | 1,20 1,50 | max 0,60 | 0,65 0,80 | V 0,25-0,35 Al max 0,03 |
| 21CrMoV5-11 1.8070 | DIN W.nr | 0,17 0,25 | 0,30 0,60 | 0,30 0,60 | max 0,035 | max 0,035 | 1,20 1,50 | max 0,60 | 1,00 1,20 | V 0,25-0,35 |
| 20 CDV 5-07 20CDV5-07 | AFNOR | 0,17 0,24 | 0,25 0,50 | max 0,50 | max 0,015 | max 0,015 | 1,10 1,50 | max 0,50 | 0,50 0,80 | V 0,15-0,35 |
| 21CrMoV511SW | ONORM | 0,17 0,25 | 0,30 0,50 | 0,30 0,60 | max 0,035 | max 0,035 | 1,20 1,50 | – | 1,00 1,20 | V 0,25-0,35 |
Stal 21HMF Zastosowanie i Obróbka ( 21CrMoV5-7, 1.7709, 21CrMoV5-11, 1.8070 )
Zastosowanie stali 21HMF
Stal 21HMF stosowana jest głównie do produkcji elementów pracujących w podwyższonych temperaturach (500-550°C). Wykorzystuje się ją do wytwarzania:
- Małych części konstrukcyjnych, takich jak śruby, nakrętki, rozpórki oraz różne elementy ulepszone cieplnie, wytwarzane z prętów i odkuwek,
- Części turbin parowych, w tym wirników spawanych, wałów i tarcz,
- Elementów zbiorników i pokryw, które muszą wytrzymywać temperatury do 550°C.
Spawanie
Ogólne zasady spawania
Stal 21HMF posiada ograniczoną spawalność. Może być spawana gazowo lub łukowo jedynie w wyjątkowych przypadkach. Możliwe jest także jej zgrzewanie.
Przy spawaniu tej stali istotnym problemem jest powstawanie obszaru o obniżonych właściwościach wytrzymałościowych w strefie wpływu ciepła. Aby przywrócić jej pierwotne własności, konieczne jest zastosowanie obróbki cieplnej po spawaniu.
Zabiegi cieplne towarzyszące spawaniu
W przypadku konieczności spawania należy przed rozpoczęciem procesu podgrzać materiał do odpowiedniej temperatury:
| Grubość materiału | Temperatura wstępnego nagrzania |
|---|---|
| do 15 mm | 250 – 300°C |
| 15 – 25 mm | 300 – 350°C |
| 25 – 50 mm | 350 – 400°C |
| powyżej 50 mm | Nie zaleca się spawania |
Niższe temperatury stosuje się przy spawaniu stali o niższej zawartości węgla oraz przy wykorzystaniu metod o dużej energii liniowej łuku (np. MAG, MIG).
Obróbka cieplna po spawaniu
- Wyżarzanie odprężające: zalecana temperatura wynosi 580-650°C; czas wytrzymania: 1-2 min na 1 mm grubości złącza, lecz nie krócej niż 20 minut.
- Wyżarzanie normalizujące: można również zastosować normalizację w temperaturze 900-950°C przez ok. 1 min na 1 mm grubości złącza, lecz nie krócej niż 20 minut.
Pomimo stosowania zabiegów cieplnych nie można całkowicie wyeliminować ryzyka powstawania pęknięć. W przypadku dużych, sztywnych elementów lub detali o grubości powyżej 20 mm, zaleca się stosowanie międzyoperacyjnego wyżarzania odprężającego.
Metody spawania 21HMF 21CrMoV5-7, 1.7709, 21CrMoV5-11, 1.8070
Spawanie gazowe
- Metoda stosowana do cienkich blach i rur o średnicy do 100 mm oraz grubości ścianek do 10 mm.
- Może być wykorzystywana do tworzenia warstw przetopowych w spoinach o większej grubości.
- Przy większych średnicach i grubościach rur zaleca się spawanie łukowe.
Spawanie łukowe
Spawanie elektrodami otulonymi
- Stosowane do blach o grubości powyżej 2 mm i rur o średnicy powyżej 51 mm i grubości ścianki powyżej 4 mm.
- Zaleca się stosowanie elektrod zasadowych (EB) lub rutylowych (ER).
- Elektrody rutylowe stosuje się jedynie dla warstw przetopowych w spoinach wykonywanych elektrodami zasadowymi.
Spawanie w osłonie gazów ochronnych
- Możliwe jest spawanie metodą TIG (elektroda nietopliwa) oraz MIG (elektroda topliwa).
- Metoda TIG zalecana jest do cienkich blach i rur, zwłaszcza do 5 mm grubości ścianki.
- Przy grubszych rurach zaleca się metodę TIG dla pierwszej warstwy przetopowej, natomiast kolejne warstwy spoiny powinny być układane elektrodami otulonymi.
- Metoda MIG sprawdza się w przypadku elementów o większej grubości lub przy usuwaniu wad w materiale.
Spawanie łukiem krytym
- Bardzo ograniczone zastosowanie – wymaga doboru odpowiednich materiałów spawalniczych oraz precyzyjnej kontroli warunków procesu.
Zgrzewanie
Stal 21HMF można zgrzewać metodami:
- Elektryczną oporową,
- Tarciową.
Własności mechaniczne połączeń uzyskanych w ten sposób są zbliżone do materiału bazowego. Po zgrzewaniu zaleca się obróbkę cieplną, aby poprawić własności złącza.
Cięcie i obróbka powierzchniowa
Cięcie plazmowe i tlenowe
- Stal 21HMF (21CrMoV5-7, 1.7709, 21CrMoV5-11, 1.8070) można ciąć płomieniem acetylenowo-tlenowym, propanowo-butanowo-tlenowym lub plazmą łukową.
- Zaleca się podgrzanie ciętych elementów do temperatury 300-350°C przed rozpoczęciem procesu.
- Po cięciu elementy powinny być wolno studzone do temperatury otoczenia, np. w piasku lub pod matami.
Żłobienie
- Możliwe jest żłobienie płomieniem gazowym lub elektropowietrzne.
- Przed żłobieniem powierzchnie należy podgrzać do temperatury 300-350°C.
- Po żłobieniu zaleca się powolne chłodzenie, aby zminimalizować ryzyko powstawania pęknięć.
- Pomimo stosowania zabiegów cieplnych nie można całkowicie wyeliminować ryzyka pęknięć w miejscach żłobienia elektropowietrznego.
Maksymalna temperatura użytkowania stali 21HMF / 21CrMoV5-11 / 1.8070 w środowiskach z wodorem w zależności od jego ciśnienia cząstkowego.
| Temperatura (°C) | 600 | 380 | 330 | 325 | 320 | 310 | 300 | 280 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ciśnienie cząstkowe (kG/cm²) | 1 | 100 | 150 | 200 | 300 | 400 | 500 | 800 |
Granica pełzania i odporność na pełzanie stali 21HMF / 21CrMoV5-11 / 1.8070 na podstawie testów wirnikowych w temperaturze 550°C.
| Czas (h) | 10 | 10² | 10³ | 10⁴ | 10⁵ |
|---|---|---|---|---|---|
| Granica pełzania R₀,₁ (N/mm²) | ~200 | ~158 | ~110 | ~64 | – |
| Wytrzymałość na pełzanie Rz (N/mm²) | ~310 | ~280 | ~240 | ~195 | ~123 |
Dostępność wyrobów 21HMF, 21CrMoV5-7, 1.7709, 21CrMoV5-11, 1.8070
Stal 21HMF oraz jej odpowiednik 21CrMoV5-7, 1.7709 21CrMoV5-11, 1.8070
dostępna jest w następujących formach:
- Pręty walcowane okrągłe,
- Odkuwki swobodne,
- Pręty kute okrągłe,
Dzięki swoim właściwościom stal ta znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle energetycznym, chemicznym i maszynowym, gdzie wymagana jest wysoka odporność na temperatury i obciążenia mechaniczne.
Pozostałe gatunki stali konstrukcyjnych kotłowych
15HM – stal chromowo-molibdenowa 13CrMo4-5, 13CrMo4-4, 1.7335
25HM, 20HM – stal chromowo-molibdenowa 25CrMo4, 1.7218, 25CrMoS4, 1.7258
10H2M -stal chromowo-molibdenowa 10CrMo9-10, 1.7380
13HMF – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa 14MoV6-3, 1.7715
21HMF – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa 21CrMoV5-7, 21CrMoV5-11
26H2MF – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa 24CrMo5-5
30H2MF – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa 30CrMoV9, 31CrMoV9, 1.7707, 18519
34HN3M – stal chromowo-niklowo-molibdenowa
Zobacz również
stale wysokostopowe do pracy przy podwyższonych temperaturach
Pozostałe stale konstrukcyjne stopowe
stal konstrukcyjna stopowa do nawęglania
stal konstrukcyjna stopowa do azotowania
stal konstrukcyjna stopowa sprężynowa
stal konstrukcyjna stopowa łożyskowa
stal konstrukcyjna stopowa do ulepszania cieplnego
stal konstrukcyjna stopowa do pracy w podwyższonych temperaturach – stal kotłowa