Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
х сталей хорошо известны сплавы на Fe-Cr-Ni основе (36НХТЮ, 36НХТЮМ, 03Х17Н40МТЮБР и др.) [27,28]. Эти стали имеют устойчивую ?-фазу и в них даже после сильной деформации или глубокого охлаждения не образуется мартенсит.
Для улучшения свойств сплава 36НХТЮ широко применяется термомеханическая обработка, заключающаяся в пластической деформации закаленного сплава с последующим старением, а также её различные варианты [28]. Как показано в работе [29], прочностные свойства сплава 36НХТЮ при комнатной и повышенных температурах могут быть увеличены за счет дополнительного легирования молибденом в количестве 5-8 % (36НХТЮМ5, 36НХТЮМ8).
Общим недостатком всех сплавов со стабильным аустенитом является их высокая стоимость и высокое содержание дефицитного никеля. Эти обстоятельства заставляют исследователей разрабатывать новые композиции сплавов для упругих элементов, обладающих высокими механическими свойствами, но содержащих меньшее количество дефицитных и дорогостоящих элементов.
Исследования, связанные с созданием стабильных аустенитных сталей, имеющих пониженную концентрацию никеля (не выше 10 %), выполнены В.Р. Баразом, С.В. Грачевым и др. [30-33]. Результатом этих исследований явилась разработка деформационно-стареющей стали 13Х18Н10Г3С2М2, предназначенной для изготовления теплостойких и немагнитных упругих элементов из проволоки и ленты, а также производства ряда специальных медицинских инструментов (иглы для рефлексотерапии, спицы скелетного вытяжения и т.д.) [34]. Разработанная сталь превосходит сталь 12Х18Н10Т по сопротивлению усталостному разрушению примерно в 1,5 раза, а по величине предела выносливости - в два раза. Кроме того, сталь 13Х18Н10Г3С2М2 является устойчивой в хлоридсодержащих средах, характеризуется повышенным сопротивлением коррозии под напряжением [14].
1.2.2 Нестабильные аустенитные стали
В области умеренных температур целесообразным оказывается применение аустенитных сталей на основе нестабильной ?-фазы, которая в процессе холодной пластической деформации испытывает фазовые превращения типа ?>? или ?>?. В таких сталях (склонных к образованию мартенсита деформации) в результате термомеханической обработки достигается высокопрочное состояние. В результате усиливается релаксационная стойкость вследствие повышения сопротивления сдвиговому механизму.
Из числа нестабильных аустенитных сталей наиболее широкое распространение в качестве коррозионностойких материалов получили хромоникелевые стали типа 18-8. Типичными представителями этой группы являются стали 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и др. [27]. К основным достоинствам указанных сталей следует отнести коррозионную стойкость, повышенную пластичность в закаленном состоянии и склонность к заметному упрочнению в процессе пластической деформации. Они отличаются также хорошей релаксационной стойкостью при температурах до 250..300 С [35].
Важной особенностью изменения структурного состояния в процессе деформации сталей с нестабильным аустенитом является образование мартенсита. В сталях типа 18-8 мартенситное превращение при деформации протекает путем возникновения ферритной ?-фазы. Появление ?-мартенсита возможно лишь при малых степенях обжатия, а также при относительно низких температурах. Объемная доля его очень невелика, а при дальнейшем деформировании он превращается в ?-мартенсит. При больших обжатиях образование ?-мартенсита происходит непосредственно из аустенита, минуя промежуточную стадию формирования ?-фазы. Таким образом, в сильнодеформированных аустенитных сталях типа 18-8 ?-мартенсит фактически не наблюдается.
Повышение степени обжатия и снижение температуры деформации увеличивают полноту мартенситного превращения. Однако даже после очень сильного обжатия часть аустенита остается непревращенной. Объемная доля мартенсита может быть получена путем уменьшения скорости волочения и снижения величины единичного обжатия. В этом случае наблюдается меньший разогрев проволоки в процессе волочения и следовательно, достигается усиление полноты ?>?-превращения.
При изготовлении высокопрочной проволоки из сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т оптимальной считается деформация 90-92 % [28], поскольку при этом обеспечивается наилучшее сочетание прочностных и пластических свойств. Так, проволока диаметром 1,0 мм после такого обжатия имеет sв = 1850..2050 МПа и число гибов не менее 5.
Прочностные свойства сталей типа 18-8 дополнительно можно повысить в результате последеформационного отпуска. Обычно такую обработку деформированных сталей выполняют при 420..450 С, длительность изотермической выдержки, как правило, ограничивают
0,5..1,0 ч. Старение приводит к относительно умеренному возрастанию sв (15..20 %), но к более сильному повышению предела упругости
(до 40..50 %). При этом наблюдается снижение пластических свойств.
Стали типа 18-8 имеют ряд недостатков. В частности, их отличает пониженное сопротивление релаксации напряжений при температурах выше 300 С. В некоторых особо жестких условиях нагружения недостаточными оказываются показатели прочностных свойств. В ряде случаев возникает необходимость в усилении их коррозионной стойкости. Поэтому существует потребность в разработке новых сталей того же структурного класса, выгодно отличающихся большей прочностью, лучшей теплостойкостью и сопротивлением коррозии.
В решении этой проблемы связаны исследования, выполненные
В.Р. Баразом, А.Н. Богомоловым, С.В. Грачевым и др. [33,36-38] и направленные на изыскание составов нестабильных аус