Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ия приобретает высокую твердость, но чувствительна к надрезу, поэтому для этой стали применяется двойное старение: 660 С (16 ч) и 800 С (16 ч). Старение при повышенной температуре способствует снятию части напряжений, возникающих при низкотемпературном старении, частичной коагуляции карбидных фаз [1].
.3.2 Стали с интерметаллидным упрочнением
Легирование хромоникелевых сталей преследует цель создания высоколегированного железоникелевого аустенита, обладающего склонностью к распаду при старении, и образования фаз-упрочнителей - интерметаллидных фаз типа ? - (Ni, Fe)3(Ti, Al) и фаз Лавеса (Fe2Mo, Fe2W, Fe(Mo, W)) и др. [3].
Соединения типа А3В представляют собой выделения упорядоченных г.ц.к. (?), о.ц.т. (?) и г.п.у. (?) фаз из аустенитных матриц. Выделение этих фаз представляет собой одно из наиболее благоприятных явлений, так как оно позволяет достигать значительного упрочнения, стабильного при высоких температурах без заметного охрупчивания сплавов. Обычно в никелевых жаропрочных сплавах основная упрочняющая ?-фаза представляет собой соединение на основе Ni3Al. В этой фазе могут растворяться в значительных количествах различные легирующие элементы. ?-фаза является упорядоченной, причем дальний порядок сохраняется почти до температуры плавления (1385 С). Уникальным свойством ?-фазы является увеличение прочности с повышением температуры в широком интервале температур: для нелегированной фазы до 800 С, а для легированной - еще выше. Благоприятное влияние А3В фаз на свойства сталей и сплавов связывают с их высокой пластичностью, когерентной связью с основным твердым раствором и высокой стабильностью при повышенных температурах [3].
Фазы Лавеса (Fe2Al, Zr2Al, Fe2Mo, Co2Ti, Ni2Ta, (Fe,Si)2Mo, Fe2(Ni,Nb) и др.) обычно имеют кубическую или гексагональную структуру. Они могут образовываться компонентами, расположенными в любом месте периодической системы. Исследование большого числа фаз Лавеса показало, что основным фактором, определяющим их образование, является соотношение атомных размеров компонентов. Их присутствие часто сопровождается охрупчиванием при комнатной температуре, но менее опасно при повышенных температурах. Более того, во многих теплостойких и жаропрочных сплавах удается использовать фазы Лавеса для упрочнения без существенного снижения вязкости и хрупкой прочности [3].
Фаза Лавеса ?1 в жаропрочных сталях мартенситного класса является тем интерметаллидом, образование которого планируется при выборе химического состава. Стали специально легируют на пределе растворимости твердого раствора по молибдену и вольфраму, чтобы выделение частиц фазы Лавеса при температурах эксплуатации компенсировало разупрочнение мартенсита, обусловленное эволюцией дислокационной структуры в процессе ползучести. В хромоникелевых сталях дисперсные частицы фазы Лавеса выделяются при длительном старении в интервале температур 500-600 С. Располагаясь в объеме зерна, они незначительно снижают ударную вязкость, в то же время, повышая уровень прочности [41].
Электронные соединения или фазы Юм-Розери имеют характерные для металлических элементов структуры типа о.ц.к., г.ц.к., г.п.у. В этих соединениях структура образующихся фаз в основном определяется электронной концентрацией, т.е. отношением числа валентных электронов к числу атомов в элементарной ячейке. При образовании этих соединений металлы переходных групп обнаруживают переменную валентность, что обусловлено перекрытием d- и s-уровней.
При отношении числа валентных электронов к числу атомов в решетке, равном 3/2, интерметаллидные соединения образуют ?-фазы с о.ц.к. структурой или со сложной кубической решеткой. К ним относятся, например, алюминиды переходных металлов - FeAl, CoAl и NiAl и сплавы на их основе. Свойства интерметаллидов этого типа можно проиллюстрировать на примере моноалюминида никеля и твердых растворов на его основе. Моноалюминид никеля NiAl характеризуется высокой температурой плавления (1638 С), большой теплотой образования, высокой энергией упорядочения. Кристаллы обладают сильной анизотропией свойств и весьма хрупки. Никельалюминиевые ?-сплавы обладают высокими характеристиками прочности при повышенных температурах (до 900-1000 С), высокой стойкостью против окисления и газовой коррозии, малой диффузионной подвижностью атомов в решетке, обеспечивающей стабильность структуры до высоких температур. Эти свойства позволяют использовать данные соединения в качестве жаропрочных и жаростойких материалов и покрытий.
Увеличение степени легированности сталей iелью улучшения комплекса механических свойств не всегда приводит к положительным результатам, так в сталях легированных повышенным содержанием таких элементов как Mo и Cr в зависимости от температуры нагрева под закалку в структуре может появиться ?-фаза или R-фаза, а при старении - s-фаза. По данным работ [3,42] образование в сложнолегированных сталях системы Fe-Cr-Ni интерметаллидов ?-фазы и R-фазы отрицательно сказывается на свойствах сплавов, поэтому при разработке новых сплавов проводят исследования, чтобы исключить или ограничить возможность их образования в процессе производства.
s-фаза типа FeCr - известное интерметаллидное соединение с тетрагональной структурой. Образование частиц этого интерметаллида в дисперсионно-твердеющих сложнолегированных сталях всегда сопровождается потерей пластичности и особенно ударной вязкости [41]. s-фаза выделяется при длительных выдержках в интервале температур 500..900 С и является как бы побочным продук