НЕРЖАВЕЮЩИЕ Охрупчивание

Аустенитные нержавеющие стали применяют очень широко не только из-за их высоких антикоррозионных свойств, но и благодаря высоким технологическим и механическим свойствам. Эти стали хорошо прокатываются в горячем и холодном состояниях, в холодном состоянии выдерживают глубокую вытяжку и профилирование, допускают применение электросварки, без охрупчивания околошовных зон. [c.493]

Азот увеличивает растворимость Fe и N в литии и термический перенос массы, азотирует поверхностный слой некоторых нержавеющих сталей. Водород в жидком сплаве натрия с калием вызывает охрупчивание ниобия. Присутствие углерода в жидком натрии приводит к науглероживанию поверхности нержавеющих сталей, находящихся в контакте с жидким металлом. [c.147]

Аустенитные нержавеющие стали существенно отличаются по своим свойствам от рассмотренных выше ферритных и мартенситных сталей. Они имеют кристаллическую решетку г. ц. к., и всему этому классу сталей свойственна, помимо стойкости против общей коррозии, относительная невосприимчивость к водородному охрупчиванию и некоторым типам КР. Однако будет показано, и это совпадает с выводами других работ, что аустенитные нержавеющие стали значительно различаются между собой по свойствам поэтому нет смысла делать широкие обобщения о классе в целом. Сразу отметим, что для этих сплавов, как и для рассмотренных выше, важную роль играют факторы состава и микроструктуры. [c.66]

Таким образом, сплавы Ре—Мп ведут себя аналогично нержавеющим сталям, хотя необходимо отметить несколько различный характер водородного охрупчивания в отношении как типа разрушения [114], так и потерь пластичности [24, 114]. Пока эти сплавы нельзя считать перспективными для эксплуатации в средах, [c.78]

Здесь будут рассмотрены сплавы с аустенитной матрицей, не являющиеся мартенситными и упрочняемые главным образом выделениями. Обычно выделения в таких сплавах представлены упорядоченной у -фазой, известной также по суперсплавам на основе никеля, имеющей состав И1з(А1, Т1). Например, сплав А-286 представляет собой нержавеющую сталь 15 Сг—25 N1 с добавками 2,25% Т1 и 0,2% А1, необходимыми для образования фазы В промышленных образцах сплава А-286 наблюдались КР [66, 120], водородное охрупчивание [72, 118, 120, 121], а также рост трещин в условиях постоянного нагружения при высоком давлении водорода [122]. [c.79]

Еще одним интересным моментом является отрицательное влияние равновесных интерметаллических соединений на стойкость сталей, титановых, никелевых сплавов и в некоторых случаях нержавеющих сталей к водородному охрупчиванию. В алюминиевых сплавах интерметаллидные включения играют косвенную положительную роль, но могут оказывать и прямое отрицательное воздействие. Поскольку выделение этих соединений может отрицательно сказываться также на вязкости и других свойствах, то его предупреждение является, как правило, полезным, за исключением тех случаев, когда присутствие интерметаллидов необходимо для упрочнения материала. [c.120]

Склонность к охрупчиванию у нержавеющих сталей разных структурных групп различна, но наибольшая она у сталей, имеющих аустенито-ферритную структуру, что связано с выделением [c.32]

В табл. 8 приведено изменение пластичности оболочечных сталей, облученных в различных реакторах. Как видно из приведенных данных, при дозах облучения свыше 10 н/см аустенитные нержавеющие стали имеют практически хрупкое разрушение, что существенно снижает надежность изделий в эксплуатации. Поэтому в нашей стране и за рубежом проводится широкий комплекс исследований, посвященных изучению этого явления. Анализ литературных данных позволяет выделить в основном две точки зрения на механизм ВТРО конструкционных материалов 1) причиной ВТРО является гелий, образующийся при облучении в результате ядерных реакций [4, 6, 15, 26, 90, 911 2) отрицание существенной роли гелия в высокотемпературном радиационном охрупчивании 13]. [c.95]

Направляющие лопатки диафрагм и других направляющих аппаратов изготовляют преимущественно из тех же сталей, что и рабочие лопатки. Однако особенности металла зависят от выбранной технологии изготовления диафрагм. Металл для изготовления диафрагм выбирают в зависимости от максимальной рабочей температуры диафрагмы и от давления (и влажности) протекающего в каналах пара. Стальные литые диафрагмы практически не применяются вследствие интенсивного охрупчивания металла направляющих лопаток, изготовленных из хромистых нержавеющих сталей, в процессе заливки стали в форму. [c.371]

Никель в количестве не менее 9% вводят в жаропрочные нержавеющие стали для получения аустенитной структуры. Обычно вместе с никелем в состав стали добавляют хром. Никель — дорогой и дефицитный легирующий элемент. Для стабилизации структуры и снижения склонности к межкристаллитной коррозии в аустенитные стали вводят титан и ниобий, которые связывают практически весь углерод в тугоплавкие карбиды. Избыточное содержание титана и ниобия приводит к образованию интерметаллических соединений и, как следствие, к охрупчиванию стали. В перлитную сталь для барабанов паровых котлов вводят никель в количестве около 1 % для повышения предела текучести. [c.79]

Различные структурные группы нержавеющих сталей склонны к охрупчиванию после нагрева при 700-800 °С и дальнейшей выдержки, однако особенно это касается феррито-аустенитных сталей, поскольку в таких условиях из а - фазы выделяется ст - фаза. [c.33]

Хромоникелевые нержавеющие стали аусте-нитно-ферритного класса по прочности превосходят чисто аустенитную сталь, отличаются нестабильностью свойств и обладают склонностью к охрупчиванию при температуре 400—600 °С (табл. 8,24, 8.25 ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 5949-75). [c.326]

Химические составы среды, воздействие которой приводит к коррозионному растрескиванию под напряжением, для каждого класса сплавов свои — никаких общих закономерностей установить не удалось. Например, аустенитные нержавеющие стали подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением в солях хлористоводородной кислоты, но не подвержены растрескиванию в аммиачной среде. В то же время латуни подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением в аммиачной среде и не растрескиваются в солях хлористоводородной кислоты. Установлено, что сезонное растрескивание корпусов латунных гильз в районе буртиков представляет собой коррозионное растрескивание под напряжением, обусловленное воздействием аммиака, образующегося при распаде органических веществ. Аналогично установлено, что каустическое охрупчивание стальных котлов, которое было причиной многих разрушений, представляет собой коррозионное растрескивание под напряжением вследствие воздействия гидроокиси натрия в кипящей воде. [c.602]

Коррозионному растрескиванию особенно подвержены высокопрочные стали, нержавеющие стали и сплавы, титановые, алюминиевые и магниевые сплавы, т. е. самые современные конструкционные материалы. Анодное растворение металла под напряжением на локальных, экстремальных его участках, имеющее термодинамическую возможность протекать до или одновременно с водородным охрупчиванием, с точки зрения электрохимии имеет много общего с питтингом. [c.228]

Некоторые исследователи считают, что причиной коррозионного растрескивания углеродистых и нержавеющих сталей, титана и его сплавов может быть поглощение водорода у вершины развивающейся трещины, которое приводит к локальному охрупчиванию металла. [c.111]

Однако объяснение коррозии под напряжением аустенитных сталей преимущественно явлением водородной хрупкости, по-видимому, не всегда оправдано. Установлено, например [51, с. 256], что внешняя катодная поляризация снижает склонность к коррозионному растрескиванию, только при более сильной катодной поляризации происходит коррозионное растрескивание сталей. Водородное охрупчивание, несомненно, играет важную, но не исключительную роль при коррозионном растрескивании нержавеющих сталей и титановых сплавов, так как в условиях активного растворения (при депассивации в острие трещины) идет интенсивное наводороживание этих сплавов. [c.111]

Вопреки ранее существовавшим представлениям обнаружено, что нержавеющие хромоникелевые стали с чисто аустенитной структурой подвергаются водородному охрупчиванию (что было установлено по снижению относительного удлинения) [171]. Однако требуемые для этого количества поглощенного водорода на один-два порядка больше, чем для металлов с объемноцентрированной решеткой. [c.20]

Точечные соединения сплавов титана прочнее на срез, чем соединения из малоуглеродистой и нержавеющей стали, но менее прочны на отрыв последнее обусловлено разупрочнением сваркой околошовной зоны сварной точки, вызываемым ее охрупчиванием. Если отношение прочности на отрыв к прочности на срез точки для нержавеющей стали равно 0,8— 0,9, то для титана оно равно 0,2—0,25. [c.85]

В условиях и средах, способствующих водородному охрупчиванию, рекомендуется также применение стали, плакированной аустенитной нержавеющей сталью или никелем. [c.234]

Из диаграммы видно, что склонность к охрупчиванию присуща нержавеющим сталям различных структурных групп, однако в наибольшей степени она обнаруживается у сталей с феррито- [c.129]

Почти полное отсутствие углерода в интенсивно стареющих нержавеющих сталях обеспечивает им еще два важных преимущества над малоуглеродистыми нержавеющими сталям и мартенситного и переходного классов высокую коррозионную стойкость (общую и коррозию под напряжением) основного металла и сварных швов без последующей закалки после сварки, а также нечувствительность к охрупчиванию при медленном охлаждении в процессе пайки. [c.167]

В воздухе азота содержится 78%, кислорода 21%, а аргона 0,9%, поэтому эти газы получают из воздуха. Плотность азота 0,00125 г/см или 0,97 плотности воздуха. К некоторым металлам азот инертен (например, к меди, серебру, золоту), к другим металлам и материалам малоактивен (например, к железу, нержавеющим сталям), к другим более активен (например, к алюминию, титану, молибдену, ниобию). Его влияние приводит к охрупчиванию шва, снижению механических свойств металлов. Особенно чувствуется насыщение азотом при сварке многослойных швов. [c.32]

Основная трудность при сравнительном анализе поведения различных микроструктур связана с тем, что большинство исследователей не контролирует условия отпуска и не изучает влияние микроструктуры на характер растрескивания. Важность учета этих вопросов с очевидностью подтверждается наличием связи между охрупчиванием различных микроструктур в результате воздействия среды и отпуска. Такая связь была продемонстрирована для стали 4340 с микроструктурой, соответствующей состоянию закалки и отпуска [52], для французской бейнитной стали 20СПО10 [53], для мартенситных нержавеющих сталей [54], для ннкелъхромовых сталей [11, 41] и для стали Н -130 [12]. Показано, что такие объединенные эффекты могут иметь место при охрупчивании сталей в результате отпуска при 535 или 810 К. Объединенная восприим- [c.62]

Часто утверждается (см. также рис. 8), что стойкость к растрескиванию во внешней среде возрастает с повышением температуры отпуска [9, 15, 23, 27]. При этом, конечно, предполагается, что доллсны быть исключены области температур, вызывающих охрупчивание в результате отпуска [7, 17, 52]. Предполагалось, что этот эффект может быть связан с изменением коэффициента диффузии водорода [15], с облегчением межкристаллитного растрескивания [9] или с растрескиванием смешанного типа [54]. Однако прямых подтверждений какого-либо из этих предположений по существу нет. Более того, следует поставить вопрос о том, насколько общей является взаимосвязь температуры отпуска и стойкости к растрескиванию, поскольку в случае хромистых мартенситных нержавеющих сталей подобной корреляции не обнаружено [54, 56]. [c.63]

К другим элементам, обычно входящим в состав аустенитных нержавеющих сталей, относятся Мп (1—2 %), С (0,03—0,25%), N (0,02—0,30%) и 51 (1—3%), Р (часто присутствует как загрязняющая примесь). Влияние марганца на стойкость аустенитных сталей против КР может быть различным. Наименее сомнительные эксперименты [66] не показали никакого эффекта. [81], но за пределами обычного диапазона 1—2% наблюдались случаи как положительного, так и отрицательного влияния марганца [66, 68, 69, 82]. Есть данные о том, что при испытаниях во влажных условиях концентрации марганца >3% снижают стойкость против КР [83]. Эксперименты в газообразном водороде при еще более высоком содержании марганца в стали показали явный отрицательный эффект [39, 84]. Добавки марганца, часто предназначенные для замещения никеля, вводятся с целью повышения растворимости азота и, следовательно, потенциальной упрочняемости сплава. Поэтому наблюдаемые эффекты могут быть отчасти связаны с усилением планарности скольжения, вызываемым азотом, как будет показано ниже. Кроме того, марганец повышает ЭДУ в меньшей степени, чем никель. Очевидно, необходимы дополнительные исследования влияния марганца на стойкость аустенитных сталей против как КР, так и водородного охрупчивания. [c.70]

В аустенитных нержавеющих сталях текстура после умеренной деформации или отжига бывает выражена слабо, поэтому не приходится ожидать существенного влияния этого фактора на поведение материала. Размер зерна [116] может иметь значение. При уменьшении размера зерна отмечено некоторое ослабление растрескивания при динамическом нагружении [105], а также при испытаниях под нагрузкой, составляющей определенную долю предела текучести (статистические данные) [101, 106]. Есть предварительные указания на наличие такого же эффекта при водородном охрупчивании стали 304L [107]. [c.77]

Мы полагаем, что наиболее поразительной закономерностью поведения различных систем сплавов является общность эффектов, связанных с характером скольжения. Планарное скольжение может вызываться рядом факторов, включая уменьшение энергии дефектов упаковки, понижение температуры, ближний и дальний порядок, образование кластеров и разрезание выделений дислокациями. Все эти факторы отмечались в разных местах данной главы и в предшествующих обзорах. Хотя корреляция планарного скольжения с КР и водородным охрупчиванием наиболее полно и подробно исследована для аустенитных нержавеющих сталей, она применима и в случае других аустенитных сплавов, алюминиевых сплавов, титановых а- и р-сплавов, а возможно, и в никелевых сплавах. Очевидным исключением служит семейство ферритных и мартенситных сталей, однако в этом случае число работ, в которых исследован характер скольжения, относительно невелико. Ниже обсудим возможность того, что в подобных сплавах тип скольжения не имеет большого значения, но предстоящие исследования этих материалов все же должны включать определение типа скольжения, например, с помощью сравнительно простой методики линии скольжения [201]. Это позволит установить, распространяется ли отмеченная корреляция на о. ц. к. стали. Часто высказываемое мнение о том, что в железе (и, как следствие, в стали) скольжение всегда носит сильно непланарный характер,— ошибочно. Например, понижение температуры делает скольжение в чистом железе заметно более планарным и [c.120]

Теперь можно попытаться объединить представления о роли электрохимических факторов, влиянии типа скольжения и других металлургических переменных, а также о поведении водорода, и построить общую картину индуцированного водородом растрескивания. Признаком успешного решения этой задачи была бы способность модели найти общие элементы в таких очевидно различных явлениях, как потери пластичности (уменьшение относительного сужения) аустенитных нержавеющих сталей при испытаниях на растяжение в газообразном водороде при высоком давлении и разрушение тина скола, наблюдаемое в сплаве титана при испытаниях в условиях длительного нагружения в мета-нольном хлоридном растворе. Должна быть обоснована возможность протекания, наряду с чистыми процессами анодного растворения и водородного охрупчивания, также смешанных и составных процессов. Ниже представлено качественное описаппе по крайней мере исходных посылок такой широкой модели. В ней свободно используются и уже известные представления. [c.133]

Н] [314] и удерживает дислокации от поперечного соскальзывания вокруг малых частиц и от выхода. Что касается пределов, в которых характер скольжения зависит от величины энергии дефектов упаковки (ЭДУ) то на рис. 12 показана область составов нержавеющих сталей, при которых ЭДУ велика и, следовательно, склонность к водородному охрупчиванию должна быть мала. Например, сталь 310 (см. табл. 3) имеет высокую ЭДУ и, как правило, испытывает низкие (или нулевые) потери пластичности при экспозиции в водороде [278]. Однако при повышенном содержании водорода [337] или при испытаниях в условиях низких температур [84, 337], то есть при усилении планарности скольжения, для стали 310 также наблюдается увеличение потерь пластичности. Этот пример еще раз подтверждает, что ЭДУ является лишь одной из переменных, влияющих на планарность скольжения. Однако если рассматривать именно ее влияние, то из рис. 14 п 16 видно, что заметные потери пластичности возникают при уменьшении ЭДУ примерно до 40 мДж/м , как в нержавеющей стали 309 5 [74]. Рассматриваемая корреляция согласуется и с тем, что при низких уровнях ЭДУ в испытаниях на КР наблюдается, в основном, транскристаллитное растрескивание [78]. [c.140]

Поведение аустенитных нержавеющих сталей вызывает и ряд важных вопросов, на которые пока нет ответа. Например, связан ли эффект введения больших добавок 81 или Т1 со структурными изменениями (т. е. стабилизацией б-феррита), или же он обусловлен влиянием ЭДУ растворенных примесей в растворе. Как уже отмечалось, мы склоняемся в пользу первой точки зрения, однако в данном случае и в настоящее время эффекты ЭДУ нельзя вычеркнуть из рассмотрения. [68, 94]. Не выяснена до конца и роль б-феррита при КР, а именно — препятствует ли он растрескиванию из-за своей вязкости и пластичности, или же по той причине, что его электрохимические свойства затрудняют повторное заострение вершины трещины. Наконец, детального изучения требует и влияние марганца на процесс индуцированного средой охрупчивания ввиду усиливающегося интереса к возможности замещения марганцем никеля и хрома, вызваннного все возрастающей дефицитностью и стоимостью последних. Не исключено также, что более эффективными заместителями окажутся добавки Мп-Ь -f 81 или какие-либо другие комбинации. [c.140]

Чистое железо стойко в натрии с малым содержанием кислорода до температуры 590° С [1,49]. При температуре 500° С и концентрации кислорода 0,014% скорость коррозии углеродистой стали составляет 0,1 мг1см мес. Сталь Х5М корродирует в этих условиях с меньшей скоростью. С ростом концентрации кислорода до 0,1 и 0,5% скорость коррозии этих сталей возрастает до 1,800 мг/см мес и 5,800 мг/см мес соответственно. Дальнейшее увеличение содержания хрома в стали до 13% существенно не изменяет ее коррозионной стойкости в этих условиях. При температуре 715° С й концентрации кислорода 0,01 % скорость коррозии составляет , мг1сзл мсс [1,47]. При температуре свыше 540° С возможно охрупчивание ферритных сталей однако, исходя из условий коррозионной стойкости, при этих температурах аустенитные нержавеющие стали можно заменить хромистыми сталями с содержанием 12—25% хрома. Количество кислорода в натрии при этом должно быть снижено [1,49]. [c.48]

Заливаемые в серый или высокопрочный чугун направляющие лопатки во избежание некоторого охрупчивания кромок рекомендуется изготовлять из хромистой нержавеющей стали 1X13, но имеющей нижний уровень содержания углерода, т. е. 0,09%- В этих случаях желательно путем контролирования химического сотава отбирать для заливки в чугунные диафрагмы сталь с содержанием углерода не выше 0,1%. [c.374]

Возможное сужение пределов химического состава оказалось недостаточным для обеспечения в аустеннт-ных нержавеющих сталях строго определенного количества феррита (1—5%), при котором значительно уменьшается трещииочувствительность, облегчаются условия сварки и не наблюдается охрупчивания металла при температурах 500—900° С. а также не затрудняется горячая деформация. Задача выилавки аустенито-ферритной стали с заданным фазовым составом была решена в ЦНИИТМаше [101]. При выплавке этих сталей в промышленных электропечах емкостью 5—50 г на свежей шихте с окислением и методом переплава отходов с кислородом пе рвоначальную корректировку состава металла производят [102] из расчета на следующее содержание основных элементов (табл. 15). [c.181]

Аустенито-ферритные композиции с нерегламентированным содержанием ферритной фазы типов ЭА-1, ЭА-2, ЭА-1Б, ЭА-1М2Ф применяются для сварки конструкций из нержавеющей кислотостойкой стали, работающих при температурах до 250—300° С. Для предупреждения возможности значительного охрупчивания швов, имеющих повышенное количество ферритной фазы при выдержках в интервалах температур интенсивного выделения а-фазы (550—850° С) и 475-градусной хрупкости (425—550° С), необходимо всемерно ограничивать длительность их пребывания при указанных критических температурах. В частности, не рекомендуется подвергать конструкции стабилизирующему отжигу для снятия напряжений, сварка должна вестись на минимально возможной погонной энергии. Как правило, следует вводить ограничение максимальной толщины многослойных швов или обеспечивать послойное их охлаждение при сварке. [c.221]

По этим причинам селен и свинец широко применяют для улучше ния обрабатываемости резанием сталей ответственного назначения кон струкционных машиностроительных нержавеющих жаропрочных и др Улучшение обрабатываемости стали достигается определенным по ведением включении в зоне резания Сульфиды селениды свинец вы Т10ЛНЯЮТ роль внутренней смазки облегчающей взаимное перемещение частиц удаляемого металла в зоне резания Кроме того сульфиды се лениды создают в зоне резания мозаичные напряжения облегчая тем разрушение стали В свинецсодержащих сталях возможно проявление эффекта жидкометаллического охрупчивания (эффект Ребиндера) бла годаря расплавлению частиц свинца в зоне резания [c.256]

Sigma-phase embrittlement — Охрупчивание сигма-фазой. Хрупкость сплавов железа с хромом (особенно аустенитных нержавеющих сталей), вызванная осаждением на границах зерен хрупкой интерметаллидной сигма-фазы при длительном воздействии температур от 560 до 980 °С (1050 и 1800 °F). Хрупкость сигма-фазы приводит к снижению жесткости и пластичности материала и может сделать его более хрупким и восприимчивым к межкристаллической коррозии. [c.1042]

Для защиты ниобия от окисления в процессе нагрева под де( юрма-цию применяются установки с нейтральной атмосферой (аргон или гелий). Промежуточный отжиг деформированных полуфабрикатов проводят в вакуумных печах. Можно применять также покрытия жаростойкими эмалями, напыление металлами, дающими защитные окислы (хромом, алюминием), или оболочки из нержавеющей стали. Многократные и продолжительные нагревы в процессе обработки не келательны, так как приводят к загрязнению металла на значительную глубину и охрупчиванию его с образованием трещин в поверхностном слое. Ниобий рафинируют от поглощенных газов нагреванием в вакууме не ниже 1 10" мм рт. ст. При нагреве до 700—900° С из металла выделяется водород, а при 1200— [c.549]

Необходимо отметить, что стальные трубки подвержены водородному охрупчиванию при воздействии на них газообразных продуктов или жидкостей, содержащих водород. Особенно чувствительными к этому типу воздействия нелегированные стали. Нержавеющие стали, из которых могут быть изготовлены камеры сгорания, существенно менее чувствительны к воздействию водорода. Особенно сильно зто явление влияет на износ конструкций, выполненных из стали и титана и работающих в углеводородных средах, как при повышенных, так и при нормальных температурах. В зависимости От концентрации водорода в поверхностном слое металла -кинематичеокой пары возможен как постепенный износ, так и почти мгновенное разрушение аводорожеяного по верхностного слоя яа глубине 1.... .. 2 мм (после достижения критической концентрации водорода в металле). В слуг [c.106]

К а-тптановым относят сплавы, структура которых представлена в основном а-фазой. Основным легирующим элементом этих сплавов является алюминий. Оказывая весьма благоприятное влияние на свойства титана, алюминий обладает следующими преимуществами перед остальными легирующими компонентами. Он широко распространен в природе, доступен и сравнительно дешев. Удельный вес алюминия значительно меньше удельного веса титана, поэтому при введении алюминия уменьшается удельный вес сплавов и повышается их удельная прочность по удельной прочности а-титановые сплавы превосходят большинство нержавеющих и теплостойких сталей при температурах до 400—500° С. Жаропрочность и сопротивление ползучести сплавов титана с алюминием выше, чем у остальных сплавов с такой же степенью легирования титан с а-структурой является лучшей основой для сплавов, работающих при повышенных температурах, чем титан с Р-структурой. Алюминий повышает модуль нормальной упругости, способствуя повышению устойчивости изделий из титана. Двойные сплавы титана с алюминием, содержащие до 6% А1, термически стабильны и не охрупчиваются при нагреве до температур 400—500° С. Сплавы титан — алюминий коррозионноустойчивы при довольно высоких температурах и слабо окисляются это позволяет проводить горячую обработку титана с алюминием при более высоких температурах, чем нелегированного титана. Весьма ценным свойством сплавов титана с алюминием является их хорошая свариваемость эти сплавы даже при значительном содержании алюминия однофазны и поэтому не возникает охрупчивания в материале шва и в околошовяой зоне. [c.412]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...