Аустенитные жаропрочные

Первый вид взаимодействия в зависимости от сохранности образующейся окисной пленки на поверхности твердого металла может сопровождаться как увеличением, так и уменьшением массы металла, а иногда иметь межкристаллитный характер (аустенитные хромоникелевые стали при 750° С в жидком натрии с 0,5% кислорода).

коррозионному растрескиванию. Из практики известны случаи растрескивания аппаратов и деталей, изготовленных из хромони-келсвых, хромистых и других высоколегированных сталей. Так как эти стали весьма широко используются в химическом аппа-ратостроении, то причины их коррозионного растрескивания представляют большой интерес. Полуферритиые и ферритные .хромистые стали менее склонны к коррозионному растрескиванию, чем аустенитные хромоникелевые

В большинстве органических соединений, в растворах азотнокислых, сернокислых и хлористых солей, в окиси углерода, сухом хлоре и сернистом газе, окислах азота, сероводороде, углекислом газе и т. п. аустенитные хромоникелевые стали достаточно устойчивы.

Межкристаллитная коррозия (МКК) - один из наиболее опасных видов электрохимического разрушения сплавов, т. к. она приводит к резкому понижению сплавом прочностных характеристик без заметного изменения размеров, формы и внешнего вида. В этом случае структурные составляющие сплавов корродируют с различной ско-ростью_.что приводит к нарушению связей между зернами. Межкркс-таллитной коррозии подвержены аустенитные хромоникелевые. высо-кохромистые стали, содержащие более 13% хрома, никелевые сплавы, аустенитные стали, легированные молибденом, медью, алюминиевые сплавы.

зерен. Межкристаллитной коррозии подвергаются, в частности, аустенитные хромоникелевые стали, подвергнутые провоцирующему отжигу. Коррозия проявляется в определенных областях потенциалов и связана е выделением по границам зерен карбидов хрома (Сг, Fe)23Ce. При длительном отжиге стали концентрация хрома в карбиде увеличивается, а железа уменьшается (рис. 14). В близлежащих участках зерен образуются зоны обедненные хромом, которые евоей формой повторяют границу зерен. Вследствие уменьшения концентрации хрома ток анодного растворения в обедненной зоне значительно выше, чем на поверхности самого зерна. В то время как тело зерна и карбиды хрома находятся в паееивном состоянии, обедненная зона находится в активном состоянии и подвергается интенсивному растворению. Анодные поляризационные диаграммы, поясняющие возникновение меж-кристаллитной коррозии, представлены на рие. 15. Как видно-из приведенной диаграммы, для хромоникелевых сталей имеется две области потенциалов, в которых наблюдается межкристаллит-ная коррозия: на границе перехода стали из активного в пассивное состояние и из пассивного состояния в состояние перепассивации (области МКК заштрихованы). В области перехода из активного состояния в пассивное избирательное растворение стали идет по обедненным зонам, а в области перехода из пассивного состояния в состояние перепаееивации высокая скорость коррозии наблюдается на приграничных участках зерен, занимаемых карбидами хрома. Наличие обедненных хромом приграничных зон и высокая их коррозионная активность для сенсибилизированных коррозионностойких сталей в слабоокислительных средах были доказаны радиоизотопным методом [27]. Случаи межкр исталлитной коррозии при высоких анодных

в) аустенитные хромоникелевые стали в воде, содержащей ионы хлора С1- при повышенной температуре [50, 56, 57]. Эти системы обычно относятся к группе I; при повышенных растягивающих напряжениях и более отрицательных потенциалах может появиться новая область склонности к коррозионному растрескиванию (см. пункт к);

Технологические операции.В процессе изготовления деталей аустенитные хромоникелевые коррозионно-стойкие стали подвергаются различным технологическим операциям: нагреву, сварке, деформации, поверхностной обработке и т. д. Все эти воздействия могут вызвать в металле изменения, влияющие на его восприимчивость к МКК-

Условия эксплуатации. Процесс разрушения границ зерен зависит не только от внутренних-факторов,' т. е. от состояния металла, определяемого его составом и термической обработкой, но и от внешних факторов, среди которых в первую очередь следует отметить состав, температуру и концентрацию коррозионной среды, наличие контакта с другими металлами или образование термогальванических пар, образование отложений на поверхности металла, изменение состава среды во время эксплуатации, например из-за появления примесей в результате коррозии. Само по себе наличие у металла склонности к МКК не обязательно для того, чтобы разрушение по границам зерен происходило во всех коррозионных средах и при всех режимах эксплуатации. Известно, что в одних средах аустенитные хромоникелевые коррозионно-стойкие стали не подвергаются. МКК, даже находясь в сенсибилизированном состоянии (например, в смеси HNO3 ~Ь -\- НС1), другие же среды, как кипящие концентрированные растворы азотной кислоты с добавками сильных окислителей, способны вызвать разрушение границ зерен аустенизированных материалов. В одной и той же среде при изменении условий могут наблюдаться различные результаты. Так, снижение температуры испытаний до комнатной приводит к тому, что те же сильноокислительные среды уже не вызывают МКК сенсибилизированных материалов.

аустенитные хромоникелевые стали, устойчивые к коррозии в сероводороде при температурах до 460°С. Однако по окончании работы эта аппаратура подвергается воздействию агрессивного конденсата, содержащего продукты окисления серы (политионовые кислоты).

ферритные и ферритномартенситные хромистые стали; аустенитные хромоникелевые и хромистые стали; дисперсно твердеющие хромоникелевые стали.

Стали аустенитные хромоникелевые (табл. 63—65)

7. Аустенитные жаропрочные стали.......... 470

Аустенитные жаропрочные стали применяют для изготовления клапанов двигателей, лопаток газовых турбин, и других «горячих» деталей реактивных двигателей — в основном для работы при 600—700°С.

Все аустенитные жаропрочные стали содержат большое количество хрома и никеля, а также добавки других элементов.

Аустенитные жаропрочные стали обладают рядом общих свойств — высокой жаропрочностью и окалиностойкостью, большой пластичностью, хорошей свариваемостью, большим коэффициентом линейного расширения. Тем не менее по сравнению с перлитными и мартенситньши сталями они менее технологичны: обработка давлением резанием этих сплавов затруднена; сварной шов обладает повышенной хрупкостью; полученное вследствие перегрева крупнозернистое строение не может быть исправлено термической обработкой, так как в этих сталях отсутствует фазовая перекристаллизация. В интервале 550—600°С эти стали часто охрупчиваются из-за выделения по границам зерна различных фаз.

Аустенитные жаропрочные стали со структурой твердых растворов (например 09Х14Н16Б и 09Х14Н19В2БР), предназначенные для изготовления пароперегревателей и трубопроводов силовых установок, установок сверхвысокого давления, работают при 600—700 °С, их применяют в закаленном состоянии (закалка с 1100—1160°С в воде или на воздухе). После закалки стали приобретают умеренную прочность и высокую пластичность. При длительном нагреве при 500—700 °С возможно выделение 0-фазы, которая охрупчивает сталь.

Аустенитные жаропрочные и жаростойкие стали имеют значительное количество марок (табл. 13.9); их механические свойства приведены в табл. 13.10 и 13.11.

Аустеиитная сталь нержавеющая 2—237, 277 Аустенитные жаропрочные сплавы, термомеха-

Аустенитные жаропрочные стали и сплавы иногда делят на упрочняемые при помощи холодного или полугорячего наклепа и на дисперсионно-твердеющие. Последние, в свою очередь, подразделяются на сплавы с карбидным и интерметаллидным упрочнением. Строго разграничить эти две группы нельзя, так как при сложном легировании, когда в состав сплава вводится 3—8 и более легирующих элементов, упрочнение может осуществляться путем образования как карбидов, так и интер-металлидов. Кроме того, необходимо учитывать, что введение тугоплавких элементов (W, Mo, Nb) в твердый раствор само по себе, независимо от образования карбидов или интерметаллидов, повышает жаропрочность сплавов.

Аустенитные жаропрочные стали

Никель, дорогой и дефицитный легирующий элемент, вводится в аустенитные жаропрочные стали в количестве не менее 9 % для получения аустенитной структуры. Вместе с никелем вводится хром. Для снижения склонности к меж-кристаллитной коррозии в аустенитные стали вводятся титан и ниобий, которые связывают практически весь углерод в термически устойчивые карбиды. Избыточное содержание титана и ниобия приводит к образованю интерметаллических соединений и как следствие к охрупчиванию стали. Никель повышает коррозионную стойкость аустенитных сталей. В перлитную сталь, идущую для изготовления барабанов, вводят ~ 1 % никеля для повышения предела текучести и сопротивления хрупкому разрушению.

Никель, дорогой и дефицитный легирующий элемент, вводят в аустенитные жаропрочные стали в количестве не менее 9% для получения аустенитной структуры. Вместе с никелем вводят хром. Для снижения склонности к межкристаллитной коррозии в аустенитные стали вводят титан и ниобий, которые связывают практически весь углерод в термически устойчивые карбиды. Избыточное содержание титана и ниобия приводит к образованию интерметаллических соединений и как следствие к охрупчиванию стали. Никель повышает коррозионную стойкость аустенитных сталей.