ВУЗ:
Составители:
Нержавеющие стали. Если железо (или низкоуглеродистую сталь) легировать хромом в количестве >12,5%, то железо,
а также сталь становятся пассивными; коррозионный ток и скорость коррозии резко снижается. Другими словами, сталь,
содержащая > 12,5% Cr, становится нержавеющей. Хромистые стали устойчивы при температуре ≤30°С во влажной
атмосфере воздуха, водопроводной и речной воде, в азотной и многих органических кислотах; в морской воде эти стали
имеют невысокую коррозионную стойкость, а многие из них подвержены коррозионному растрескиванию.
С увеличением содержания хрома свыше 17% коррозионная стойкость стали возрастает, но сталь приобретает
ферритную однофазную структуру и теряет возможность её упрочнения термической обработкой. Стали, содержащие 13%
Cr, при нагреве и охлаждении претерпевают превращение аустенит ↔ феррит (γ ↔ α) и могут поэтому подвергаться
термообработке. Прочность (твёрдость) после закалки и отпуска тем выше, чем больше углерода содержит сталь. Наиболее
распространёнными хромистыми сталями являются стали 12Х13 (феррито-мартенситный класс), 20Х13; 30Х13; 40Х13
(мартенситный класс).
Стали 12Х13, 20Х13 наиболее пластичные, они могут подвергаться холодной обработке давлением, хорошо
свариваются.
Стали 30Х13 и 40Х13 менее пластичны, могут подвергаться только горячей обработке давлением. При сварке этих
деталей возникают трещины в зоне сварного шва.
Стали 12Х13, 20Х13 используют в изделиях, изготавливаемых штамповкой и сваркой: лопатки гидротурбин, ёмкости,
аппаратура, бытовая техника. Термообработка этих сталей заключается в закалке с 1000 … 1050°С в масле (структура феррит +
мартенсит) с последующим отпуском при 700°С (структура феррит + карбиды хрома).
Сталь 30Х13 применяется для деталей машин и приборов (шестерни, валы, пружины), которые работают в агрессивной
среде при больших циклических нагрузках. Термообработка стали 30Х13: закалка в масле от 1050°С на мартенсит. (~55HRC)
+ высокий отпуск ~700 … 750°С на структуру сорбит (~30HRC).
Сталь 40Х13 по структуре и свойствам соответствует инструментальным сталям. Применяется она чаще всего для
хирургического и бытового режущего инструмента, для шарикоподшипников, работающих в агрессивных средах. Сталь
40Х13 закаливается с 1050°С в масле на структуру мартенсит. (~60HRC) с последующим отпуском при 200°С (отпущенный
мартенсит).
Введение в 18% хромистую сталь определённого количества (9 … 10%) никеля переводит её в аустенитное состояние.
Хромоникелевая аустенитная сталь имеет лучшие механические и технологические свойства, обладает более высокой
коррозионной стойкостью и не теряет вязкости при температурах глубокого холода. В состоянии после медленного
охлаждения от 1000 … 1100°С сталь имеет многофазную структуру А + Ф + К; такая структура не обеспечивает высокой
коррозионной стойкости и пластичности. Эти свойства значительно улучшаются, если сталь быстро охладить (в воде) из
однофазной аустенитной области (~1050 … 1100°). Быстрое охлаждение фиксирует аустенитное состояние при комнатной
температуре. В однофазном состоянии практически весь хром находится в растворе (аустените) и обеспечивает стали
максимальную коррозионную стойкость в окислительных средах. В аустенитном состоянии хромоникелевые нержавеющие
стали обладают высокой пластичностью, хотя имеют сравнительно невысокие прочностные характеристики (σ
в
= 500 … 600
Мпа, δ = 35 … 45%), что позволяет подвергать их холодной пластичной деформации; эти стали хорошо свариваются.
Хромоникелевые стали, содержащие > 0,08% С, подвержены межкристаллитной коррозии( МКК). Склонность к МКК
проявляется только после нагрева выше 500°С. Это явление связано с тем, что при нагреве выше 500°С из аустенита в
приграничной зоне выделяются карбиды хрома (Сr
23
C
6
), и эта зона обедняется хромом настолько, что теряет коррозионную
стойкость (в растворе остаётся <12,5% Сr). Сталь в таком состоянии в агрессивной среде будет корродировать по границам
аустенитных зёрен. Пластичность и прочность в результате межкристаллитной коррозии резко снизится, и при небольшом
усилии сталь легко разрушается и может быть превращена в порошок.
Существует несколько способов предотвращения МКК:
а) уменьшить содержание углерода до значений <0,05%;
б) легировать сталь титаном (~1% Тi); титан активнее хрома связывается с углеродом и карбиды хрома не образуются;
в) если карбиды хрома выделились, то сталь можно нагреть до 1000 … 1050°С. Карбиды хрома растворяются в
аустените. Последующее быстрое охлаждение (в воде) зафиксирует однофазное (аустенитное) состояние, и склонность к
МКК будет подавлена.
Из сталей рассматриваемого класса наиболее широкое применение находят стали 04Х18Н10; 08Х18Н10;
10Х17Н13М3Т. Они используются для изготовления ёмкостей, трубопроводов, химической аппаратуры, в
самолётостроении, машино- , приборо- и судостроении и т.д.
В качестве кислотостойких применяются аустенитные стали, дополнительно легированные молибденом и медью с
повышенным содержанием никеля (06Х23Н28М3Д3Т). Эти стали обладают коррозионной стойкостью в таких средах, как
фосфорная кислота, в том числе и горячая, разбавленная соляная кислота (до 5%) при комнатной температуре, серная
кислота при комнатной температуре и т.д.
Более высокой кислотостойкостью обладают сплавы на никелевой основе, например так называемый хастеллой типа
80% Ni + 20% Мo с дополнительным легированием кобальтом и другими элементами.
Наивысшей коррозионной стойкостью в кислотах обладают такие тугоплавкие металлы, как молибден, ниобий, тантал.
Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами. В приборах нередко требуются сплавы с коэффициентом
линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения стекла, или с коэффициентом, равным нулю, или с
очень большим коэффициентом и т.д. Эти сплавы, а также магнитные и электротехнические называют
прецезионными
сплавами
. В качестве материалов с заданным коэффициентом термического расширения в основном применяются
железоникелевые сплавы, у которых коэффициент термического расширения (α) изменяется в зависимости от концентрации
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- …
- следующая ›
- последняя »
