Хромоникелевые аустенитные стали

Хромоникелевые стали относятся к особой группы сталей с комплексом свойств, принципиально отличающиеся от свойств обычных углеродистых низко- и среднелегированных сталей. Никель стабилизирует аустенитную фазу, расширяет температурную и концентрационную область ее существования, тем самым снижает критическую температуру охлаждения при закалке. При легировании никелем более 8% и хромом более 18% критическая скорость охлаждения снижается настолько, что даже при очень медленном охлаждении сохраняет переохлажденный аустенит.

В реальных сплавах фазовое состояние как при нагреве, так и при охлаждении может быть более сложным.

Широко известна коррозионно-стойкая сталь 18%Cr и 8% Ni. Высоколегированные хромоникелевые стали с аустенитной основой имеют высокие жаропрочность и хладостойкость. Эти свойства будут зависеть от химического состава сплава, фазового и структурного состояния.

Особенности структуры хромоникелевых сталей:

1.Значения Мн и Мк сильно зависят от содержания никеля. Большое влияние на понижение температуры мартенситного превращения оказывают и другие легирующие элементы – углерод, азот, марганец и кремний. У высоколегированных хромоникелевых сталей температура мартенситного превращения лежит в области от 0 до 100С и даже ниже. Поэтому переохлаждаемый аустенит до 20С может быть при определенном составе стали стабильным и нестабильным и претерпевать при определенных условиях мартенситное превращение.

2.Хром сильно увеличивает устойчивость ферритного состояния стали. В этих условиях в сталях со значительным содержанием хрома при нагреве возможны 2 схемы фазовых превращений: а)при нагреве примерно до 1300С и концентрацией в среднем до 18% Cr (замкнутая область существования гамма-фазы на диаграмме) происходит плная перекристаллизация и после охлаждения в зависимости от скорости охл. Образуется аустенит, мартенсит или мартенсит с остаточным аустенитом; б) нагрев этих же сталей до более высоких температур при достижении области d-феррита после охлаждениявозможно образование феррито-аустенитной структуры. Количество феррита будет зависеть от соотношения суммарного содержания аустенитообразующих элементов (Ni, C, Mn, N) и феррито-образующих (Cr, Mo, W, V).

Феррит в таких случаях оказывает определенное влияние на свойства. Отличаясь более низкой по сравнению с аустенитом пластичностью, он осложняет процессы обработки давлением, способствуя появлению надрывов. Кроме этого более хрупкий феррит снижает ударную вязкость стали. Он отрицательно влияет на жаропрочность стали. В связи с отрицательным влиянием феррита на технологические и другие свойства аустенитных сталей его количество регламентируется. Обычно для сохранения удовлетворительной деформируемости допускают его содержание до 25%. Регулируют количество феррита в основном соотношением содержания в сталях хрома и никеля. Так стали, содержащие 18% хрома и 8% никеля могут иметь в составе от 0 до 30% феррита. Стали, содержащие 25% хрома и 20% никеля имеют полностью аустенитную структуру.

3. Неблагоприятное влияние на свойства хромоникелевых высоколегированных сталей может оказывать s-фаза, которая образуется при длительных нагревах в интервале 600-900С в сталях с повышенным содержанием хрома и ферритообразующих элементов. Эта фаза представляет собой сложное интерметаллическое соединение на базе железа и хрома, которое заметно снижает ударную вязкость стали и способствует упрочнению даже при повышенных температурах.

Аустенитные стали можно разделить на несколько групп.

1.Хладостойкие стали имеют температуру мартенситного превращения ниже –100С и зависит от состава стали. Обычно их подвергают закалке на гомогенный аустенит. Очень важное значение имеет величина зерна: чем мельче структура, тем более высокая хладостойкость.

2.Жаропрочные свойства аустенитных сталей достигаются специальной термообработкой. Закалкой на аустенит и последующим отпуском с целью выделения дисперсных карбидов.

3. Кислотостойкие стали. Сопротивление коррозии зависит от их структурной и химической однородности для обеспечения определенного электрохимического потенциала. В связи с этим наличие в сталях карбидов хрома неблагоприятно сказывается на их коррозионной стойкости. Поэтому проводят термообработку закалку на гомогенный аустенит.Для повышения стойкости к МКК проводят отжиг при 850-900С в течение 2-3 часов.

4. аустенитно-мартенситные и мартенсито-ферритные высокопрочные стали. (018Х15Н5Д2Т). Упрочняющая термообработка: закалка и старение при 450 за счет выделение дисперсных интерметаллидных фаз.

Несмотря на сложный состав, высокое содержание легирующих элементов, стали относятся к удовлетворительно свариваемым.

Дата добавления: 2014-01-07