Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
безникелевых хромистых и хромомарганцевых аустенитных сталей. Марганец, подобно никелю, снижает критическую скорость охлаждения, но уменьшает вязкость феррита. Хромомарганцевые стали аустенитного класса являются высоко-технологичными материалами, хорошо поддаются обработке давлением в горячем и холодном состояниях. Поскольку при содержании выше 13 % Cr в структуре сталей хромомарганцевой системы образуется нежелательная ферритная составляющая, для ее предотвращения приходится легировать сталь аустенитообразующими элементами - никелем, азотом, медью (10Х14АГ15, 10Х13Г18Д, 07Х13АГ20) [11]. Стали хромомарганцевой системы безникелевые и экономнолегированные никелем устойчивы к воздействию различных слабоагрессивных сред и обладают высокой пластичностью в широком диапазоне низких и высоких температур.
Легирующие элементы, как правило, оказывают слабое влияние на твердость несостаренного мартенсита. Дополнительное легирование
Fe-Ni-Cr сталей приводит к их упрочнению в результате последующего старения в интервале температур 400..600 С за счет выделения различных интерметаллидных фаз. Наибольшее упрочнение при старении вызывает легирование титаном, бериллием, наименьшее - молибденом и кремнием. В отличие от титана легирование алюминием приводит к значительному повышению твердости уже непосредственно после закалки. Кобальт и хром как легирующие добавки не вызывают старение мартенсита железо-никелевых сплавов. Однако, как показали эксперименты, их присутствие в сплавах с некоторыми добавками, вызывающими старение, увеличивают степень упрочнения. Наиболее высокий уровень твердости после старения достигнут в сложнолегированных сплавах на основе 18 % Ni, 9 % Co с добавками титана или бериллия [13]. Поскольку упрочнение при старении является следствием образования интерметаллидов Ni3Ti, Ni3Al, Ni3Mo или Fe2Mо, можно ожидать, что высокая прочность сплавов, содержащих кобальт, вызвана взаимодействием этого элемента с интерметаллидами. Оно может проявиться как в изменении растворимости интерметаллидов в мартенсите, так и в образовании более сложных интерметаллидов (или других соединений), содержащих кобальт. Ещё есть предположение [13], что более высокая прочность сплавов с кобальтом, является следствием упорядочения твердого раствора. Другая точка зрения у авторов работы [18]. По их мнению, введение кобальта уменьшает энергию дефекта упаковки и поэтому затрудняет поперечное скольжение. Дислокационная структура, возникшая в результате фазового превращения, становится в сплавах с кобальтом более стабильной, что приводит к возникновению большого числа возможных мест зарождения частиц второй фазы при нагреве и вызывает добавочное упрочнение.
.2 Коррозионностойкие стали аустенитного класса
В качестве перспективного высокопрочного материала для таких важных изделий, как упругие элементы или специальные виды некоторых инструментов (например, медицинских) обоснованное применение получили деформационно-стареющие аустенитные стали различного структурного типа - стабильные и нестабильные [14].
1.2.1 Стабильные аустенитные стали
При высоких температурах эксплуатации, когда заметно возрастает роль структурного фактора, предпочтительным становится использование сталей со структурой стабильного аустенита. Это может содействовать повышению теплостойкости при сохранении достаточно высокого уровня прочностных свойств, а также позволяет получить немагнитные материалы.
Аустенитные стали парамагнитны, однако имеют низкие значения предела текучести (150..350 МПа), что затрудняет их использование в качестве материала высоконагруженных деталей и конструкций. Повышенные прочностные свойства достигаются на сталях аустенитного класса холодной или теплой пластической деформацией, упрочнением в результате дисперсионного твердения, упрочнением посредством фазового наклепа при последовательном проведении прямого и обратного мартенситных ?>?>? превращений [3,19,20].
Так, аустенитная сталь 50Г18Х4, из которой изготавливают бандажные кольца роторов электрогенераторов, применяется в состоянии после холодного или теплого наклепа. В наклепанном состоянии предел текучести этой стали повышается до 1100 МПа при сохранении высокого уровня пластических свойств (? = 30 %, ? = 50 %). Примерно такой же комплекс механических свойств достигается на стали 50Г18Х4, легированной ванадием, в результате выделения дисперсных карбидов VC в процессе старения при температуре 650 С [3,21]. В работах [22,23] исследована аустенитная сталь 40Х4Г18Ф, содержащая 1,4 вес. % V, где установлено, что двухступенчатое старение оказывает существенное влияние на структуру и обеспечивает лучший комплекс механических свойств и благоприятное соотношение прочности и пластичности, тем самым является более эффективной упрочняющей обработкой, чем одинарное старение.
Один из путей повышения прочности немагнитных сталей состоит в использовании парамагнитного ?-мартенсита, образующегося в низкоуглеродистых сталях с 16-22 % Mn. Двухфазные (?+?) стали типа 05Г20 имеют после закалки более высокие прочностные свойства по сравнению с однофазными аустенитными сталями и могут найти применение в качестве конструкционного немагнитного материала [3]. Повышение прочностных свойств немагнитных сталей с ?-мартенситом может быть дополнено дисперсионным твердением за счет выделения избыточных фаз различного типа (карбидов, интерметаллидов) из пересыщенного ?-твердого раствора [21,24-26].
Среди стабильных аустенитны