Аустенитной структурой

Для получения высокого комплекса механических свойств следует стремиться к тому, чтобы после закалки получалась мелкоигольчатая мартенситная структура, что достигается лишь при исходной мелкозернистой аустенитной структуре.

Основная цель наклепа при ВТМО состоит в создании мелкоблочного строения в исходной аустенитной структуре. Поэтому наклеп аустенита осуществляют при температуре его достаточной устойчивости, однако при этом скорость рекристаллизации должна быть замедленной. Этим требованиям удовлетворяет температура деформирования, лежащая несколько выше точки Л3, причем после наклепа металл немедленно

с образованием мартенсита. При таком сочетании свойств аустенит превосходит феррит и по способности хорошо удерживать внедренные карбидные частицы. По сравнению с мартенситом аустенит следует считать менее износостойкой основой. Однако, являясь значительно более вязким, аустенит способствует хорошему удерживанию карбидов и поэтому может способствовать повышению износостойкости. Исследованиями установлено, что при стабильной аустенитной структуре основы интенсивность изнашивания может быть значительной, так как аустенит достаточно устойчив. Остаточный аустенит, не претерпевающий превращений в процессе изнашивания, приобретает ячеистую структуру, способствующую увеличению равномерности распределения дислокаций.

Наиболее существенный фактор, влияющий на свойства отпущенной стали — температура отпуска, хотя весьма важно и состояние исходной структуры. Мелкоиголь-чатая структура достигается лишь при исходной мелкозернистой аустенитной структуре.

последующего старения при умеренных темп-pax. Эти изменения происходят при аустенитной структуре за счет образования карбидных фаз и твердой пнтерметаллид-ной cr-фазы, а при аустенито-ферритиой

В отдельных случаях бор вводится в аустенитную сталь в значительных количествах, превышающих расчетные добавки, обычно применяемые при микролегировании. В аустенитной структуре такой стали образуются изолированные боридные фазы. Химический состав ряда борсодержащих хромоникелевых сталей приведен в табл. 41. Содержание в них бора составляет 0,2—0,7%.

Отливки из никросилала легко обрабатываются и хорошо принимают чистовую обработку. Благодаря стойкой аустенитной структуре они немагнитны и обладают хорошей кор-розиостойкостью. Составы никросилала (с содержанием до 200/0 NJ) дороги, и их применение оправдывается в условиях, требующих сочетания повышенной жаростойкости и прочности с вязкостью.

Ввиду того что углерод в аустенитной структуре служит сильным ее стабилизатором, необходимо стремиться к максимальному его содержанию в твердом растворе (до 2%). Весь остальной углерод (сверх 2%) необходимо выделить в виде графита. Однако наличие кремния приводит к уменьшению растворимости углерода и аустенита. Оптимальным является такое содержание кремния, которое обеспечивает необходимую степень графитизации. Превышение этого содержания кремния приводит к уменьшению устойчивости аустенита из-за меньшей растворимости в нем углерода и к повышению магнитности карбидов, т. е. к увеличению магнитной проницаемости. Поэтому в случае необходимости увеличения степени графитизации целесообразнее повышать содержание углерода, а не кремния.

Более высокий температурный порог рекристаллизации имеют стали, сохраняющие аустенитную структуру при охлаждении до комнатной температуры. Поэтому ползучесть в сталях аустенит-ного класса проявляется при более высоких температурах и скорость ее при той же температуре меньше, чем у сталей иных структур. Стали аустенитного класса более подходят для работы с большими напряжениями при высоких температурах. Однако сохранение уетойчивой аустенитной структуры при комнатной температуре возможно только при сильном легировании стали, главным образом никелем и хромом. Такие стали значительно дороже сред-нелегированных или легированных более дешевыми компонентами. Кроме того, при аустенитной структуре металла значительно изменяются его физические свойства, что может вызвать ухудшение работы некоторых деталей. Особенно сильно влияют на конструкцию элементов турбины резкое уменьшение теплопроводности и возрастание коэффициента линейного расширения.

указанных пределов ухудшает технологические свойства стали. Объясняется это тем, что хром, будучи феррито-образующим элементом, вызывает в нержавеющей стали типа Х18Н10Т, относящейся к аустенитному классу, появление в аустенитной структуре стали ферритпой составляющей. Об этом свидетельствует повышение магнитных свойств металла (рис. 52), обусловленное ростом магнитной составляющей а-фазы. Значительные количества ее в структуре затрудняют процессы горячей механической обработки, понижая пластичность металла и вызывая рванины.

Для получения высокого комплекса механических свойств следует стремиться к тому, чтобы после закалки получалась мелкоигольчатая мартенситная структура, что достигается лишь при «сходной мелкозернистой аустенитной структуре.

Большое значение имеет теплопроводность стали. Стали с аустенитной структурой обладают малой теплопроводностью. Выделяющееся при резании тепло мало поглощается изделием, а в основном концентрируется в точках резания и разогревает режущую кромку инструмента, что снижает его стойкость. Поэтому, несмотря на низкую твердость, аустенитные стали обрабатываются плохо.

Опытные данные А. А. Григорьевой и Г. Г. Сергеевой по окислению на воздухе однофазных и двухфазных аустенито-ферритных хромоникелевых сталей (рис. 99) свидетельствуют о том, что хромо-никелевые стали с однофазной аустенитной структурой более устойчивы против окисления, чем сталь с двухфазной аустенито-ферритной структурой, и что с увеличением содержания феррита (ОХ21Н6М2Т < ОХ21Н5Т) жаростойкость двухфазных сталей на воздухе ухудшается. Несмотря на более низкое содержание основного компонента, повышающего жаростойкость, — хрома, однофазные стали Х18Н12М2Т и Х18Н9Т ведут себя не хуже, а подчас и лучше, чем двухфазные стали ОХ21Н5МД2Т, ОХ21Н6М2Т, 1Х21Н5Т и ОХ21Н5Т.

каливают с нагревом до 1100°С и охлаждением в воде. При таком нагреве растворяются карбиды, и сталь после закалки приобретает аустенитную структуру. Она обладает следующими механическими свойствами: ств =- 800-4-900 МПа, о„., -= 310 — 350 МПа, 6 =- 25-н — 15 %, ф --- 30—20 %, НВ 180-4-220 (1800—2200 МПа). Сталь с аустенитной структурой сильно упрочняется под действием холодной деформации. Ноли эксплуатация детали протекает в условиях значительных давлений и ударных нагрузок, то твердость стали повышается в результате наклепа, что увеличивает сопротивление износу. По этой причине сталь 110Г13Л плохо обрабатывается резанием. Если же во время работы сталь испытывает только абразивный износ и отсутствуют значительные давления и удары, вызывающие наклеп, то повышения износостойкости не наблюдается.

> 64 и износостойкости, но уступают по прочности и пластичности. Эту группу сталей применяют для обработки высокопрочных сталей, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей с аустенитной структурой, других труднообрабатываемых материалов.

В условиях трения и изнашивания, сопровождаемых большими удельными динамическими нагрузками, высокой износостойкостью отличается высокомарганцовистая сталь марки Г13. Эта сталь имеет в своем составе 1,0-1,4% углерода и 12,7-14% марганца, обладает аустенитной структурой и относительно невысокой твердостью (200-250 НВ). В процессе эксплуатации, когда на деталь узла трения действуют высокие нагрузки, которые вызывают в материале деформацию и напряжения, превосходящие предел текучести, происходит интенсивное наклепывание стали Г13 и увеличение твердости и износостойкости. После наклепа сталь сохраняет высокую ударную вязкость. Благодаря этим свойствам сталь Г13 широко используется для изготовления корпусов шаровых мельниц, щек камнедробилок, крестовин рельсов, гусеничных траков, козырьков землечерпалок и т.д. Необходимо отметить, что склонность к интенсивному наклепу является характерной особенностью сталей аустенитного класса, поэтому их широко используют для изготовления деталей, работающих в условиях трения с динамическими, ударными воздействиями сопряженных деталей или рабочего тела (среды).

Таким образом, косвенный метод определения предела выносливости позволяет быстро произвести ориентировочную оценку сопротивления металла разрушению от воздействия циклических нагружений. На основании исследований установлено, что микроструктура стали оказывает влияние на сопротивление малоцикловому разрушению. Наиболее высоким сопротивлением разрушению при циклическом разрушении обладает сталь с аустенитной структурой, менее высоким — сталь с фер-рито-перлитной структурой и наименьшим — сталь переходного класса (феррито-мартенситная), что объясняется особенностями их микроструктурных составляющих.

Аустенитный класс. Эти стали характеризуются тем, что кроме большого количества хрома они содержат большое количество никеля (не менее 8%) или других элементов, способствующих расширению ^-области в количествах, достаточных для образования сплавов с аустенитной структурой, устойчивой при высоких и низких температурах. Эта группа сталей широко применяется в промышленности и, согласно ГОСТ 5632—72, насчитывает до 50 марок (см. табл. 1). Ассортимент хромо-никелевых сталей значительно пополнился марками с более сложным легированием. Среди этих сталей выделяются большие группы жаропрочных сталей с карбидным и интер-металлидным упрочнением. В табл. 6 приведены режимы термической обработки и механические свойства некоторых сталей этого класса. Как известно, эти стали являются парамагнитными, и, казалось бы, магнитные методы не могут найти применения для анализа их свойств. Однако резкое различие магнитных свойств парамагнитной -у-фазы, карбидов и ферромагнитной а-фазы делает возможным применение магнитного анализа к аустенитным сталям [21]. Многие исследователи^ [5, 13] указывают на перспективность исследования магнитных свойств этих сталей для изучения процессов старения, упорядочения, пластической деформации и др., связанных с выделением а-фазы, выпадением карбидов и т. п. [22, 23].

Склонность к МКК у коррозионно-стойких хромоникелевых сталей появляется в случаях, когда материалы с аустенитной структурой после закалок с высоких температур подвергаются отпуску или медленному охлаждению в температурном интервале 450—850 °С. Подобную термическую обработку называют провоцирующим, или сенсибилизирующим отпуском, а материалы сенсибилизированными.

Исследование деформации сварных швов стали Х18Н10Т выявило ту же зависимость: более неоднородное протекание деформации при зернограничном расположении второй фазы и разрушение металла в этом случае при меньших напряжениях (табл. 2). Возникновение трещин до момента разрушения наблюдалось в сварных швах, выполненных электрошлаковой сваркой. Микрорентгеноспектральный анализ показал, что при этом способе сварки б-феррит более обогащен хромом, чем аустенит (22% Сг в б-феррите и 17,2 Сг в аустените). Микротвердость феррита также выше, чем аустенита: Н» 260 кгс/мм2 и 210 кгс/мм2 соответственно. В металле шва сварных соединений, выполненных электронно-лучевой и ручной сваркой, где включения б-феррита более мелкие и дезориентированные, протекание деформации в микроучастках более однородно. Полосы скольжения распространяются через дисперсную б-фазу и характер развития деформации аналогичен процессам растяжения металла с чисто аустенитной структурой. Образования трещин не наблюдается.

Однако все перечисленные способы обеспечения высокого качества металла шва с полностью аустенитной структурой не гарантируют отсутствия в нем микронадрывов и кратерных рыхлот, о чем свидетельствует многолетний отечественный и зарубежный опыт применения таких сварочных материалов [1]. По правилам [4] регламентирующим качество сварных соединений, не допускается присутствие дефектов в виде трещин любых размеров в сварных соединениях ответственных конструкций.

содержания никеля, и сплавы, содержащие 40 % никеля и более, можно считать практически стойкими. Ферритные хромистые стали с низким содержанием других легирующих компонентов обычно считаются устойчивыми к этому виду поражения. Стали с ферритно-аустенитной структурой в общем менее чувствительны, чем чисто аустенитные стали.

Рекомендуем ознакомиться:

Аустенитно ферритными

Аустенитно мартенситные

Аустенито ферритных

Ацетилено кислородное

Азотирование азотирование

Азотированию подвергают

Азотсодержащих соединений

Ацетобутират целлюлозы

Аддитивной постоянной

Адгезионной способностью

Адгезионно когезионные

Адиабатическое расширение

Адиабатное расширение

Администрация предприятия

Меню:

Главная страница Термины