Аустенитных коррозионно

Состав наиболее важных аустенитных жаропрочных сталей приведен в табл. 74. Стали первой (гомогенной) группы применяют как жаропрочные и как нержавеющие, поэтому более подробно о них будет изложено в главе «Коррозионностойкие стали>, здесь же мы ограничимся данными об их окали-ностойкости и жаропрочности (см. табл. 73).

Таблица 74 Состав аустенитных жаропрочных сталей (ГОСТ 5632—72), %

Состав некоторых аустенитных жаропрочных сталей, упрочняемых термической обработкой приведен в табл. 12.

Характерной особенностью аустенит-ных сталей является стабильность структуры, упрочненной дисперсными выделениями различных фаз при высокой температуре (рис. 13.11). Такая структура большинства аустенитных жаропрочных сталей достигается специальной термической обработкой.

Термическая обработка аустенитных жаропрочных сталей основана на процессах старения пересыщенных твердых растворов в связи с выделением карбидов, карбонитридов и интерметаллических соединений.

Химический состав и назначение аустенитных жаропрочных и жаростойких сталей

Рассмотрен новый метод повышения свойств металлических сплавов, позволяющий улучшить качество и снизить металлоемкость изделий. Изложена теория процесса динамического старения, рассмотрены особенности его применения для различных сплавов, предварительно подвергнутых термической и термомеханической обработкам. Показано влияние динамического старения яа структуру и свойства сплавов различных классов — углеродистых и мартенсит-нестареющих сталей, аустенитных,. жаропрочных сплавов, бронз.

Жаростойкость металлов можно повысить двумя способами: металлургическим (жаростойкое легирование) и созданием защитных покрытий. Предел прочности аустенитных жаропрочных сталей при темпе-

Рис. 6. Зависимость скорости роста усталостной трещины от Д/С аустенитных жаропрочных сталей ASTM А 453 (а) и AISI 310 S (б) при температуре, К: / - 295; 2 — 76; 3 — 4

Термомеха ни ч. обработка аустенитных жаропрочных сплавов может проводиться по трем технологич. схемам: нагрев на темп-ру закалки-»- наклеп-»- закалка-»- старение-полный цикл термич. обработки (закалка -f-

Создание устойчивой субмикроскопич. неоднородности строения после Т. о. м. по третьей схеме значительно повышает длительную прочность, прочность в сложно-напряженном состоянии и сопротивление усталости аустенитных жаропрочных сталей (табл.).

1. Фрост X. Дж., Эшби М. Ф. Карты механизмов деформации для чистого железа, аустенитных коррозионно-стойкий сталей и низколегированной углеродистой стали // Научные труды по материаловедению. М.: Металлургия, 1980. С. 336

На склонность аустенитных коррозионно-стойких сталей к МКК оказывает влияние не только температура отпуска и его продолжительность, но и температура предварительной закалки. С увеличением температуры закалки склонность к МКК нестабилизированных сталей растет. Повышение температуры закалки приводит к росту зерен, а с увеличением их размеров повышается и склонность к МКК. Объясняется это уменьшением суммарной поверхности зерен, их границ, а также облегчением возможности образования сплошной сетки новой фазы и, следовательно, появлением склонности к МКК даже в тех случаях, когда у сталей с мелким зерном она не наблюдалась.

Напряжения и деформации. Изделия из коррозионно-стойких сталей в условиях эксплуатации подвергаются воздействию напряжений (механических, термических и др.), а в процессе изготовления — пластической деформации и т. д. Оба фактора — напряжение и деформация — оказывают значительное влияние на восприимчивость сталей к МКК. Растягивающие напряжения увеличивают восприимчивость аустенитных коррозионно-стойких сталей к МКК, разрушение границ зерен при этом может стать неравномерным, локализоваться на отдельных участках и даже привести к появлению межкристаллитных трещин.. Степень ускорения МКК зависит от приложенных извне механических напряжений. Наиболее опасны растягивающие напряжения по величине, близкие или превышающие предел текучести материала. Высокие растягивающие напряжения настолько понижают устойчивость к МКК сенсибилизированных сталей и сплавов, что они могут разрушаться в средах, где без растягивающих напряжений практически не подвергаются МКК. Сжимающие напряжения практически не оказывают влияния на характер и скорость межкристаллитного разрушения. Знакопеременные нагрузки ускоряют разрушение аустенитных коррозионно-стойких сталей от МКК-

Коррозионная среда. В зависимости от состава коррозионной среды МКК аустенитных коррозионно-стойких сталей может развиваться с различными скоростями. Одни среды могут вызывать быстрое разрушение границ зерен до полной потери металлом механической прочности и пластичности, другие — более медленное межкристаллитное разрушение. Быстрое разрушение происходит в растворах азотной, серной и фосфорной кислот, смесях азотной и фосфорной кислот, в муравьиной и уксусной кислотах и др. Присутствие в таких растворах некоторых веществ приводит к значительному ускорению МКК- Так, действие сернокислотных рестворов более интенсивно при наличии в них определенных количеств сульфата железа, сульфата меди, роданистого калия или аммония, соединений серебра и двухвалентной ртути, шестивалентного хрома и т. д. Наиболее часто МКК коррозионно-стойких сталей и сплавов наблюдается в кислых растворах. Кислые среды считаются самыми опасными в отношении МКК и используются для выявления у металла склонности к этому виду разрушения по стандартным методикам.

С расширением области применения аустенитных коррозионно-стойких сталей и сплавов растет и число сред, вызывающих МКК. Опасной для хромоникелемолибденовых сталей оказалась мочевина, для сплавов на основе никеля — политионовые кислоты. Даже такие малоагрессивные среды, как водопроводная и дистиллированная вода, конденсат, вода и пар высокой степени чистоты вызывают МКК аустенитных коррозионно-стойких сталей и сплавов. Способность сред вызывать МКК часто бывает трудно оценить заранее. При некоторых условиях и неопасные, на первый взгляд, среды в состоянии вызвать МКК аустенитных коррозионно-стойких сталей.

Большое значение в определении роли среды и различных ее компонентов на процессы, протекающие при МКК, имеют потенциостатические методы исследований. Так, сравнение анодных потенциостатических кривых аустенитных коррозионно-стойких сталей, склонных и не склонных к МКК, показывает, что на материалах, восприимчивых к разрушению по границам зерен, ток анодного растворения в активном состоянии, области частичной пассивации и устойчивого пассивного состояния всегда выше, чем для таких же материалов в аустенизированном состоянии [50]. С помощью потенциостатических исследований можно установить область потенциалов, при которых в данной среде происходит наиболее сильная МКК, какие условия и добавки в среду вызывают смещение стационарного потенциала матери-

Термическая обработка. Это один из важнейших способов предотвращения склонности к МКК аустенитных коррозионно-стойких сталей. При борьбе с МКК, появившейся в результате науглероживания, перегрева, недостаточной стабилизации карбидо-образующими элементами или других причин, хорошие результаты дает стабилизирующий отжиг в течение нескольких часов при 850—900 °С. При таких нагревах наиболее полно связывается углерод в карбиды титана и сталь становится невосприимчивой к МКК после повторного нагрева в интервале опасных температур. Также рекомендуется проводить повторную аустени-зацию (с 1050 °С) с последующим отжигом в течение 3 ч при 850— 900 °С [40]. Помимо этих, довольно трудоемких операций, можно для устранения склонности к МКК, появившейся в результате науглероживания или перегрева, проводить по специальным режимам термическую обработку в вакууме, в атмосфере водорода.

Никель, кремний. Никель является одним из основных легирующих элементов, повышающих стойкость аустенитных коррозионно-стойких сталей. Это считается доказанным фактом [60]. Многочисленными исследованиями также показано, что кремний оказывает положительное влияние на стойкость этих сталей к КР, особенно в растворах хлоридов.

Хром. Данные о его влиянии на КР аустенитных коррозионно-стойких сталей противоречивы. По-видимому, это связано с тем, что увеличение содержания хрома приводит, с одной стороны, к улучшению пассивирующих свойств, а следовательно, к повышению стойкости к КР, с другой — к повышению электрохимической активности сталей, а также к снижению энергии дефектов упаковки к плоскостному расположению дислокаций, способствующим более быстрому возникновению и развитию трещин КР.

Применение стойких к КР материалов. Установлено, что пол ная невосприимчивость аустенитных коррозионно-стойких сталей к КР в растворах хлоридов достигается при содержании 40—50 % никеля в сплаве. Ранее уже рассматривалось влияние легирующих компонентов на стойкость против КР в различных средах. Необходимо отметить, что в последнее время большое значение придается получению сплавов повышенной частоты (например, методом вакуумной плавки). Снижение при этом содержания азота (до 0,008 %) и углерода (до 0,01 %) в хромоникелевых сталях повышает их стойкость против КР.

Стали и сплавы. Методы испытания на межкристаллитную коррозию ферритных, аустенитно-мартенситных, аустенит-но-ферритных и аустенитных коррозионно-стойких сталей и сплавов на железоникелевой основе