ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Классификация и обозначения высоколегированных сталей — Аустенитные стали из "Монтаж и сварка конструкций из нержавеющей стали и алюминия " Высоколегированными называются такие стали, которые содержат 10—55% различных легирующих элементов, придающих сталям особые свойства. Стали с содержанием легирующих элементов более 55% условно называют сплавами. Основу высоколегированных сталей составляет железо с небольшим количеством (до 0,5%) углерода, а главными легирующими элементами являются хром, никель и реже — марганец. Остальные легирующие элементы входят в состав сталей обычно в меньших количествах. [c.5] Высоколегированные стали и сплавы (ГОСТ 5632—61) делятся на три основные группы коррозионностойкие (нержавеющие), жаростойкие и жаропрочные. В книге рассматриваются только нержавеющие стали аустенитного класса, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой, морской и др.). [c.5] По основной структуре, получаемой после высокотемпературного нагрева и охлаждения на воздухе, стали условно разделяют на шесть классов мартенситные, мартенситно-ферритные, аусте-нитно-мартенситные, аустенитно-ферритные (содержащие более 10% феррита) и аустенитные. [c.5] Названия марок сталей состоят из букв, обозначающих элементы, и цифр, указывающих среднее содержание элементов в процентах. Буквами не обозначаются железо, углерод и обычные примеси стали сера, фосфор, кремний и марганец (два последних элемента указываются в том случае, если они являются легирующими добавками). После букв цифры не ставятся, если количество содержащегося в стали элемента незначительно. [c.5] Пример обозначения стали Х17Н13М2Т. Это означает, что в стали содержится около 17% хрома, 13% никеля, 2% молибдена, до I % (0,6) титана. [c.6] Известно, что атомы всех металлов и сплавов расположены в строго определенном порядке, образующем атомнокристаллическую пространственную решетку. Тип кристаллической решетки определяет многие свойства металлов, в том числе их внутреннее строение — структуру. Большинство чистых металлов сохраняет свою структуру при нагреве до температуры плавления. [c.6] Однако железо в зависимости от температуры нагрева претерпевает несколько изменений в атомном строении (полиморфные превращения). При этом образуются формы чистого железа альфа-железо (а-Ре), гамма-железо (у-Ре) и дельта-железо (б-Ре). [c.6] Кристаллическая решетка у-Ре — гранецентрированный куб. у-Ре немагнитно, способно растворять относительно много углерода. Твердый раствор углерода в у-Ре называется аустенитом. В обычных углеродистых сталях аустенит существует только при высоких температурах (выше 906—723° С в зависимости от содержания углерода). [c.6] легированные 17—25% хрома, 7—10% никеля и другими элементами в определенном соотношении, могут сохранять аустенитную структуру при охлаждении до комнатных температур и ниже. Это — стали аустенитного класса. [c.6] Большинство сталей аустенитного класса обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошими механическими свойствами и удовлетворительной свариваемостью, благодаря чему они нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. [c.6] Обычно хромоникелевые аустенитные стали обозначают сокращенно, например сталь 18-8 или 25-20. Первое число показывает (в процентах) среднее содержание хрома, второе — никеля. Стали типа 25-20 по сравнению со сталями 18-8 обладают большей коррозионной стойкостью, особенно при высоких температурах, однако они намного дороже и имеют худшие технологические свойства, поэтому их применение стремятся ограничивать. [c.7] В дальнейшем в книге рассматриваются в основном стали типа 18-8. [c.7] Марки и химический состав наиболее распространенных аустенитных коррозионностойких сталей приведены в табл. 1. [c.7] Стали аустенитного класса могут иметь в своей структуре до 10% ферритной фазы и небольшое количество карбидов (хрома или других элементов). Соотношение аустенита, феррита и карбидов определяет важнейшие свойства стали. [c.7] Чисто аустенитные стали хорошо поддаются горячей ковке, прокатке, холодному волочению. Наличие ферритной фазы затрудняет горячую обработку, так как включения феррита могут быть очагами возникновения трещин. Особо вреден избыток ферритной фазы для конструкций, работающих при повышенных температурах (350—600° С). При этом наблюдается резкое возрастание хрупкости металла (так называемая 475-градусная хрупкость и сигматизация — выделение хрупкой а-фазы). [c.7] К числу недостатков чисто аустенитной структуры металла, особенно в сварных швах, следует отнести склонность к образованию усадочных горячих трещин и к снижению коррозионной стойкости. Установлено, что оптимальными свойствами обладает двухфазная сталь с небольшим (2—6%) содержанием феррита. [c.7] Большое значение для свойств стали имеют карбиды (химические соединения легирующих элементов и углерода), их наличие и распределение. На рис. 1 показана упрощенная диаграмма состояния стали 18-8 в зависимости от температуры и содержания углерода. Линией SE ограничена область выпадения карбидов из аустенита при медленном охлаждении расплавленной стали от участка АЕ. При содержании углерода до 0,03—0,04% карбиды в стали не выделяются. В сталях с небольшим запасом аусте-нитности при медленном охлаждении ниже температур линии SK по границам зерен выделяется феррит. В общем случае выделение карбидов увеличивается с увеличением содержания углерода и времени выдержки в интервале температур 850—400° С. Наиболее интенсивно карбиды выделяются при температурах 850— 700° С. [c.7] При нагреве стали до температуры 950—1100°С все карбиды растворяются в аустените. Если после этого сталь быстро охладить в воде, в масле или на воздухе, то карбиды хрома не успевают выделиться. Однако такая термообработка (аустенизацня) неприемлема для большинства сварных конструкций. Появление межкристаллитной коррозии в сталях можно предотвратить, ограничивая содержание углерода до 0,02— 0,04%, что ухудшает свойства стали и технически очень трудно, либо вводя в сталь элементы-стабилизаторы, которые образуют с углеродом карбиды более активно, чем хром. Стабилизаторами стали являются, например, титан, молибден, ниобий, бор, ванадий, кремний. Каждый из легирующих элементов оказывает на сталь также свое специфическое воздействие. Кроме того, легирующие элементы взаимодействуют друг с другом. [c.10] Вернуться к основной статье