Коррозионно-стойкие стали

Жаростойкие стали

Жаростойкостью называют способность металла сопротивляться коррозионному воздействию газов при высоких температурах.

С повышением температуры и скорости движения газовой среды возрастает скорость окисления. Полированные поверхности окисляются медленнее.

Удовлетворительная жаростойкость у Cu, Fe, Ni, Mo: они образуют плотные, но дефектные оксидные пленки.

Хорошая жаростойкость у Al, Zn, Sn, Pb, Cr, Mn, Be: оксидные пленки на их поверхности плотные, с хорошими защитными свойствами.

Отличной жаростойкостью обладают Ag, Au, Pt.

Низкая жаростойкость Mo, W, Ta, Nb не позволяет использовать их без жаростойких покрытий в качестве жаропрочных материалов.

Чистое железо имеет предельную рабочую температуру на воздухе
560 °C. Легированные стали – до 1000-1200 °C. Для повышения жаростойкости стали легирующий элемент должен иметь большее сродство к кислороду, чем основа сплава.

Жаростойкие ферритные стали: 08Х17Т, 15Х25Т (нежаропрочные);

жаростойкие аустенитные стали: 20Х23Н18, 20Х25Н20С2 (имеют хорошую жаропрочность).

В различных печах применяют детали из сплавов Х13Ю4 (до 950 °C), Х23Ю5Т (до 1400 °C), нихрома Х20Н80 (до 1100 °C). Из нихрома делают муфели, нагреватели, направляющие, детали конвейеров.

Коррозия – это разрушение металлов под действием окружающей среды. В коррозионно-стойких сталях этот процесс идет с малой скоростью.

Электрохимическая коррозия идет в растворах электролитов: влажной почве, атмосфере, в морской и речной воде. Металл растворяется из-за коррозионного тока между более и менее электроположительными участками сплава.

Электроположительными, не подверженными электрохимической коррозии, являются металлы: Pt, Au, Ag, Cu (а также Sn и Pb во многих средах). Но и электроотрицательные металлы тоже могут противостоять коррозии: Ti, Al, Cr. Они пассивируются, т. е. образуют защитные пленки оксидов на поверхности.

В коррозионно-стойких сталях основным легирующим элементом является хром. Его количество должно превышать 12,5 %, так как только при таком содержании он образует сплошную пленку оксида Cr₂O₃ на поверхности стали, и скорость коррозии резко снижается (рис. 98).

При нормальной температуре во влажном воздухе, воде, некоторых кислотах используют хромистые стали:

12Х13 (штампо-сварные емкости, арматура),

20Х13 и 30Х13 – шестерни, пружины, валы,

40Х13 – хирургический и бытовой режущий инструмент.

Сталь 12Х13 относится к мартенсито-ферритному классу: γ → α превращение проходит не полностью; 20Х13 и остальные – мартенситного класса, имеет полное γ → α превращение.

Термообработка хромистых сталей состоит в закалке и высоком отпуске.

При повышенной температуре в тех же средах применяют хромо-никелевые стали: 12Х18Н10Т, 17Х18Н9 и др. Благодаря никелю их структура после закалки – аустенит. Титан должен связывать углерод, чтобы хром находился в твердом растворе, а не в карбидах. Иначе, при недостатке хрома в твердом растворе, возникает опаснейшее явление: межкристаллитная коррозия. Причиной является выделение карбидов хрома на границах зерен при нагреве. Границы обедняются хромом (<12,5 %), и развивается коррозия. Эти стали свариваются и штампуются, можно делать трубопроводы, емкости, оболочки, вакуумные камеры.

Стали 04Х18Н10, 08Х18Н10, 12Х18Н10Т считаются стабилизированными (не склонными к межкристаллитной коррозии). Сталь 17Х18Н9 склонна к межкристаллитной коррозии, ее можно использовать только до 400 °C и нельзя сваривать. В некоторых марках дефицитный никель частично заменен марганцем: 10Х14Г14Н4Т.

Термообработка сталей – закалка в воде.

Дата добавления: 2014-01-11