Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
том в тех композициях, в которых увеличено содержание хрома iелью повышения коррозионной стойкости.
Области существования ?-фаз по концентрации и по температурам зависят от положения элементов в периодической системе Д.И. Менделеева: в системе Fe-Mo до 1400 С, в Fe-Cr до 820 С, выше которых они растворяются в твердом растворе. В ?-фазах двухкомпонентных систем могут легко растворяться атомы других переходных элементов [3]. В промышленных сталях и сплавах встречаются как ?-фазы относительно простого состава (например, в сталях типа Х25 ?-фаза типа FeCr), так и сложнолегированные композиции (например, в дисперсионно-твердеющих сложнолегированных сталях ?-фазы, содержащие Fe, Cr, Mo, Ni, Co, V, W и др.). В жаропрочных сплавах на никелевой основе ?-фазы имеют состав (Cr,Mo)x(Ni,Co)y, где x и y могут изменяться от 1 до 7.
Увеличение концентрации хрома (в пределах 20..50%) способствует ускорению ?>?-превращения. Введение в ферритную хромистую сталь никеля приводит к расширению интервала образования ?-фазы как по температуре, так и по концентрации хрома. Легирование марганцем стали с 20 % Cr приводит к повышению границы области существования ?-фазы с 750 С до 1000 С (при 28 % Mn) и значительно сдвигает ее в сторону более низких концентраций хрома (вплоть до 15 %), способствуя также резкому ускорению сигмаобразования. Кремний не только является весьма сильным ферритообразующим элементом, но и способствует образованию ?-фазы в Fe-Cr-Ni-Si и Fe-Cr-Mn-Si аустенито-ферритных сталях. Легирование сталей молибденом неоднозначно влияет на кинетику сигмаобразования. С одной стороны, ускоряющее воздействие молибдена на процесс распада ?-феррита обусловлено тем, что его атомы входят в состав ?-фазы, увеличивая параметры ее решетки. С другой стороны, молибден уменьшает диффузионную подвижность легирующих элементов в твердом растворе, замедляя тем самым образование зародышей ?-фазы. По-видимому, при относительно низких температурах (порядка 700..750 С) преобладающим окажется тормозящее влияние молибдена, в то время как при более высоких температурах (850..900 С) ускорение процесса сигмаобразования в молибденсодержащих сталях не подлежит сомнению [43]. Атомы кобальта могут замещать атомы железа в ?-фазе в системе Fe-Cr-Co и атомы никеля в системе Ni-Cr-Co, повышая при этом температурный уровень существования ?-фазы.
Стабилизирующие элементы, такие как титан, ниобий и цирконий оказывают свое главное воздействие на процесс образования ?-фазы в двухфазных сталях, связывая в стабильные карбиды и карбонитриды атомы углерода и азота и повышая тем самым концентрацию хрома в твердом растворе. Что касается влияния на скорость сигмаобразования, то, по данным работы [43], увеличение содержания титана в стали 0Х25Н12Г2Т с 0,62 до 1,72 % практически не изменило кинетики процесса распада ?-феррита.
Добавки алюминия, по данным работы [43], в хромистые стали с
13..20 % и 35 % Cr тормозят или даже полностью подавляют процесс образования ?-фазы.
.4 Аустенитные стали, содержащие азот
Прогнозы показывают, что несмотря на тенденцию к сокращению доли сплавов на основе железа среди других конструкционных материалов в обозримом будущем объем мирового производства стали сохранится на уровне более 750 млн т в год [44]. При этом будут значительно возрастать требования к качеству сталей всех структурных классов. Повысится роль легированных сталей и в связи с этим обострится проблема рационального использования легирующих элементов [45].
Среди легирующих элементов, прежде всего, следует отметить азот, получаемый практически в неограниченных количествах из воздуха. Азот, как легирующий элемент, является привлекательным с позиций экологии. При расширении производства азотосодержащих сталей нет необходимости в увеличении объема добычи руд, нарушающей состояние земных недр [45].
Азот является элементом, стабилизирующим ?-железо, и в результате этого возможна экономия не только элементов ?-стабилизаторов, таких как никель и марганец, но и из-за особенностей воздействия азота на энергию дефектов упаковки также дорогих и дефицитных молибдена или вольфрама.
В высоколегированных коррозионностойких сталях с аустенитной или аустенитно-ферритной структурой азот нашел широкое применение, так как он позволяет улучшить коррозионные свойства и благоприятно влияет на механические свойства [45]. Так, по данным работы [46], легирование азотом в количестве до 0,3 % после обработки на пересыщенный твердый раствор повышает временное сопротивление в 1,5 раза, а предел упругости - почти в два раза. При этом пластичность и коррозионная стойкость сохраняются практически неизменными. Легирование азотом ведет к созданию аустенита с высокой концентрацией дефектов упаковки, сильно деформированной решеткой, низкой стоимостью и возможности создания структуры с высокой плотностью дислокаций после деформации, что позволило создать ряд высокоазотистых сталей аустенитного класса с высокими характеристиками прочности и пластичности [47].
В.Г. Гаврилюк провел сравнительный анализ характера влияния углерода и азота на эффективность деформационного упрочнения аустенита. Установлено, что в аустените, легированном никелем и марганцем, распределение углерода оказывается неоднородным и не устраняется даже при высокотемпературном нагреве. Распределение азота является более равномерным и обусловлено эффективным взаимодействием атомов азота с атомами железа. Пластическая деформация азотистого аустенита сопровождается интенсивным двойникование