Мартенситные нержавеющие

Легирующие элементы (кроме кобальта) уменьшают критическую скорость закалки. Поэтому некоторые легированные стали в результате охлаждения на воздухе приобретают структуру мартенсита. Увеличивается закаливаемость и прокаливаемость сталей. Особенно сильно увеличивает прокаливаемость молибден. Карбидообразующис элементы увеличивают прокаливаемость только в том случае, если они при нагреве растворяются в аустените, иначе прокаливаемость будет даже ухудшаться.

Исследования закаленной на аустенит стали 20Х позволили установить, что в результате воздействия абразивов при изнашивании мартенситные превращения на поверхности происходят на глубину до 60 мкм [52]. При этом количество мартенсита увеличивается до 60% (в исходном состоянии в тех же слоях 22%). Появление мартенсита приводит к увеличению объема поверхностной зоны на 1,59%, что вызывает возникновение внутренних напряжений

Сплавы Fe — Мп, содержащие 8—12 % (по массе) Мп, в литом состоянии имеют самую высокую прочность из всех бинарных сплавов системы Fe — Мп. При увеличении содержания Мп с 8 до 12 % предел текучести возрастает, а температура хрупко-вязкого перехода несколько снижается [2]. Характер разрушения при температурах ниже температуры хрупко-вязкого перехода меняется от преимущественного квазискола к полностью межкристаллит-ному [5, 6]. Такое изменение в химическом составе характеризуется также появлением е-мартенсита с решеткой г. ц. к. в мартенситной (а') матрице, имеющей решетку о.ц.к. В закаленном состоянии е-мартенсит впервые появляется в сплавах, содержащих »~ 10 % Мп. Количество е-мартенсита увеличивается до 15% (объемн.) в сплавах с 12 % (по массе) Мп и становится основной фазой в сплавах с более высоким содержанием марганца. Интересно совпадение между появлением s-фазы и переходом к меж-кристаллитному разрушению, хотя еще не доказано окончательно, что между этими двумя явлениями существует причинная связь.

вается игольчатый мартенсит [5]. При дальнейшем повышении температуры размер игл мартенсита увеличивается, что приводит уже к увеличению хрупкости инструмента и, следовательно, к снижению его стойкости в работе. Охлаждение углеродистой инструментальной стали при закалке должно быть весьма

Ширина полос линий на рентгенограммах мартенсита увеличивается пропорционально содержанию углерода в а-растворе. Наиболее резко изменяется ширина полос [(002)—(020) (200)] и [(ОН) (101) — (011)].

Атомы углерода, внедряясь в решетку a-железа, сильно ее искажают. Такую искаженную кристаллическую решетку называют тетрагональной (рис. 3.6, а), в ней параметр с больше а, следовательно, отношение с/а > 1. При увеличении содержания углерода степень тетраго-надьности решетки мартенсита увеличивается.

Предел прочности и количество распавшегося в результате холодной деформации мартенсита увеличивается с увеличением степени деформации. Максимум свойств холоднодеформированная сталь Х15Н9Ю приобретает после отпуска при 450° С (см. рис. 138 и 140) [639].

Превращение в промежуточной области (избегается образование мартенсита, уменьшается склонность к короблению и образованию трещин, увеличивается деформируе-.мость)

значительная доля мартенсита, увеличивается ударная вязкость)

Превращение в промежуточной области (избегается образование мартенсита, уменьшается склонность к короблению и образованию трещин, увеличивается деформируемость)

Превращение в промежуточной области (незначительная доля мартенсита, увеличивается ударная вязкость)

Мартенситные нержавеющие стали имеют наилучшую коррозионную стойкость после закалки из аустенитной области. В этом состоянии они обладают высокой твердостью и хрупкостью. Пластичность повышается при отжиге:

* После обработки сплавы, бывшие до того стойкими, становятся чувствительными к водородному растрескиванию; ферритные и мартенситные нержавеющие стали в результате холодной обработки также проявляют большую склонность к водородному растрескиванию. — Примеч. авт.,

Мартенситные нержавеющие и дисперсионно-твердеющие стали, термообработанные с целью получения предела текучести-,более 1,24 МПа, самопроизвольно растрескиваются в атмосфере, солевом тумане или при погружении в водные среды, даже если они не находятся в контакте с другими металлами [55—58]. Лопасти воздушного компрессора из мартенситной нержавеющей стали [59 ] разрушались вдоль передней кромки, 'где были велики остаточные напряжения и конденсировалась влага. Для сверхпрочных мартенситных нержавеющих сталей с 12 % Сг, которые находились в морской атмосфере под напряжением, составляющим 75 % от предела текучести, срок службы не превышал 10 дней [60]. Приведенные данные получили разнообразные объяснения, однако они убедительно доказывают, что сталь в указанных случаях разрушается в результате или водородного растрескивания, или КРН. При наличии в стали высоких напряжений, она может растрескиваться в воде без внедрения водорода, который образуется при взаимодействии воды с металлом. По-видимому, в этом случае вода непосредственно адсорбируется на поверхности и уменьшает прочность металлических связей в степени, достаточной для зарождения трещин (адсорбционное растрескивание под напряжением).

К коррозии под напряжением наиболее склонны мартенситные нержавеющие стали, обладающие высокой прочностью, а также (в нек-рых средах) аустенитные нержавеющие стали, хотя они и обладают высокой пластичностью. Легирование титаном или ниобием не устраняет склонности к коррозии под напряжением аустенитных сталей. Коррозия под напряжением нержавеющих сталей связана с образованием надрезов вследствие из-бират. растворения границ зерен, блочных структур и др. неоднородных участков стали, в к-рых концентрируются напряжения и резко снижается анодная поляризуемость. При этом возникает большая разница в скоростях растворения осн. металла, находящегося в пассивном состоянии, и металла в надрезах, находящегося в активном состоянии. По окончании т. н. инкубац. периода вследствие интенсивной линейной коррозии в надрезах уменьшается рабочее сечение деталей. При этом прочность металла становится ниже приложенного напряжения, в связи с чем происходит спонтанное развитие трещины и разрушение детали. Чувствительность нержавеющих сталей к коррозии под напряжением определяется в кипящем 42%-ном растворе хлористого магния, в к-ром разрушение мн. сталей может происходить под влиянием внутр. напряжений. Установлено, что коррозия под напряжением аустенитных нержавеющих сталей сильно зависит от содержания никеля. Наивысшая чувствительность к коррозии под напряжением проявляется при содержании в стали никеля 9—14%, при дальнейшем повышении никеля чувствительность к коррозии под напряжением снижается и при содержании никеля более 40% сталь становится несклонной к коррозии под напряжением. Уменьшение содержания никеля (менее 9—14%) тоже приводит к резкому увеличению сопротивления коррозионному растрескиванию, что следует связать с образованием двухфазных аустенито-ферритных сталей, отличающихся высоким сопротивлением коррозии под напряжением. Особенно стимулируют коррозию под напряжением активаторы (хлор-ионы и др.), присутствующие в растворе.

НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ — процесс термич. обработки, заключающийся в нагреве стали на 30—50° выше верхней критич. точки Ася, выдержке при этой темп-ре н охлаждении на воздухе. Н. с. производят для уменьшения размера зерна, выросшего при перегреве во время горячей механич. обработки, цементации или сварки. При этом повышаются механич. св-ва, гл. обр. ударная вязкость. Для исправления сильно перегретой стали иногда производят нормализацию при темп-ре на 100—150° выше Ас.л (см. Перегрев стали). Нормализацию малоуглеродистой и средне-углеродистой нелегированной и малолеги-рованнон конструкционно!! стали проводят также для улучшения механич. обрабатываемости. Во многих случаях Н. с.— операция, подготовляющая структуру к последующей закалке. Среднелегированная и высоколегированная конструкционная стали, а также мартенситная нержавеющая сталь, нагретые выше критич. интервала и охлажденные на воздухе, подвергаются при этом частичной или полной закалке. Многие высоколегированные конструкционные и все мартенситные нержавеющие стали при нормализации подвергаются полной закалке.

Мартетитные хромистые нержавеющие стали. Мартенситные нержавеющие стали склонны к коррозионному растрескиванию в морских атмосферах. Степень этой склонности зависит от состава сплава и/или от термообработки, используемой для достижения высокой прочности материала. Очень подверженны коррозионному растрескиванию мар-тенситные стали, отпущенные при температурах от 340 до 540 °С.

I) мартенситные нержавеющие хромистые стали с 12—17% Сг и с содержанием >0,15% С;

Результаты испытаний образцов различных материалов на коррозию-в чистой воде при температуре около 250° С позволили следующим образом классифицировать материалы с точки зрения их коррозионной устойчивости. Наилучшей коррозионной стойкостью в воде обладают аустенитные нержавеющие стали, сплавы на основе кобальта, цирконий и гафний. Приемлемые характеристики имеют ферритные и мартенситные нержавеющие стали и сплавы на никелевой или медной основе. Наименее стойкими оказываются углеродистые и низколегированные стали и сплавы на алюминиевой основе.

Аустенитно-мартенситные нержавеющие стали получили применение, главным образом, как высокопрочные. Аустенитно-мартенситные дисперсионно-твердеющие стали обладают существенно более высокими свойствами, чем чисто аустенитные, и применение их предпочтительно, если нет дополнительных требований в отношении магнитных свойств, так как аустенитные стали немагнитны (табл. 8.24, 8.25; ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 5949-75).

1) мартенситные нержавеющие стали, имеющие повышенное содержание С. Они подвержены полному фазовому oc~Vy превращению,, и при охлаждении на воздухе с температур несколько выше Ас3 в них образуется мартенсит;

Аустенито-мартенситные нержавеющие стали (Х15Н9Ю, Х17Н7Ю, ЗХ13Н7С2) применяются в качестве конструкционного металла в самолетах и на транспорте.