Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?, что наряду с высокой плотностью дислокаций способствует заметному деформационному
наклепу [14].
При содержании хрома 21 % и азота более 1 % сплавы могут иметь стабильную аустенитную структуру. При меньшем содержании азота, вплоть до 0,5 %, формируется структура метастабильного аустенита [45].
К настоящему времени накоплен достаточный опыт создания и практического применения аустенитных сталей с азотом. Среди таких материалов получила промышленное использование сталь 18Х15Н5АМ3 (ВНС-9) [28]. Максимальное содержание азота в этой стали обычно ограничивается 0,1 %. Сталь относится к группе сплавов с нестабильной
?-фазой и в процессе холодной пластической деформации в ней происходит заметное образование мартенсита. После закалки сталь находится в аустенитном состоянии. По технологии, предложенной в работе [48], обработка на высокую прочность осуществляется применением комбинированных режимов волочения, включающих использование теплой и холодной деформации. Исходную горячекатаную заготовку сначала подвергают промежуточному теплому волочению при температурах выше 200 С, исключающему возможность ?>?-перехода. Окончательная обработка - холодная деформация закаленной передельной проволочной заготовки с обжатием на 94..96 % и последующее старение при 450 С. В результате тонкая проволока конечного диаметра 0,15 мм имеет высокие механические свойства: ?в = 4200 МПа, Рузл = 55 %. Проволочные изделия из этой стали используют для производства композиционных материалов.
Известны модификации стали 18Х15Н5АМ3, отличающиеся от базовой композиции, в частности, добавками редкоземельных металлов. На проволоке диаметром 0,10..0,15 мм, полученной волочением при 450 С с обжатием на 90..96 %, может быть достигнуто значение ?в, превышающее 3000 МПа.
Деформационно-стареющие немагнитные стали с азотом на основе системы Fe-Mn-Cr рассмотрены в работе [49]. За основу были взяты хромомарганцевые стали типа 13-17 с 0,04..0,37 % С и содержащие добавки азота (0,15..0,34 %), кремния (~ 2 %), ванадия (~ 1 %), кобальта (до 15 %). Все изученные стали характеризуются достаточно сильным деформационным наклепом. Кроме усиления дефектности структуры (интенсивного накопления дислокаций, роста количества деформационных микродвойников) и изменения фазового состава (образования ?- и ?-фаз) упрочнение при пластической деформации дополнительно возрастает вследствие частичного распада ?-твердого раствора. Отмечено, что легирование кремнием способствует активизации распада аустенита в процессе пластической деформации.
Следует заметить, что хотя изученная композиция типа Х13Г17АФ характеризуется достаточно активным термомеханическим упрочнением, это сопровождается заметным снижением пластичности. iелью сохранения требуемого сочетания прочностных и пластических свойств рекомендуется ограничивать деформацию прокаткой обжатием не более 70 %.
Эксперименты по разработке безникелевой азотсодержащей аустенитной стали Х17АГ14С2 описаны в работе [29]. После закалки от 1050..1100 С в структуре, кроме основной фазы - аустенита, присутствовало некоторое количество ?-фазы. Деформационное упрочнение в процессе волочения протекает главным образом за счет наклепа аустенита. Низкая энергия д. у. (12 кДж/м2) стимулирует активное микродвойникование в аустените, формирование мощных дислокационных скоплений и образование новых порций ?-фазы (свыше 50 % после обжатия на 90 %). Наилучшее сочетание прочностных и пластических характеристик достигается применением относительно умеренного суммарного обжатия (не более 60..70 %). Максимальный прирост пределов упругости и прочности в ходе заключительного старения достигается при 400..500 С. В результате релаксационных испытаний проволочных образцов стали Х17АГ14С2 при 200-300 С не обнаружено влияние различной степени деформации (30..90 %), но показано, что данная сталь имеет теплостойкость выше, чем сталь 12Х18Н10Т.
Исследование высокопрочных коррозионностойких сталей с азотом были выполнены С.А. Голованенко и Л.А. Писаревским [29]. Ими изучены механические свойства и коррозионная стойкость большой группы хромоникелевых и хромоникельмарганцевых аустенитных сталей, легированных азотом (0,13..0,25 %), в зависимости от концентрации никеля и марганца они относятся к сталям со стабильной и нестабильной ?-фазой. Стабильные стали содержали до 13..14 % никеля и марганца (12Х18Н13АМ3, 20Х20Н13, 10Х18Г13АН4). После закалки и холодного волочения проволока из этих сталей имела ?в = 1600..1900 МПа. Существенно более высокий уровень прочности после термомеханической обработки обеспечивается использованием нестабильных сталей. Проволока (диаметром 0,2..0,8 мм) из сталей 22Х18Н4АМ3С2 и 22Х18Н4АМ3Д2С2 после холодного волочения с обжатием на 85..90 % имела ?в = 2800..3300 МПа. Последующее старение при 300..500 С дополнительно повышает прочностные характеристики на 300..400 МПа. Сообщается [51], что даже при таком уровне прочности стали сохраняют вполне удовлетворительную пластичность.
Исследование высокоазотистых сплавов с метастабильной и стабильной аустенитной структурой в качестве высокопрочного коррозионностойкого материала для изделий медицинской техники также представляет несомненный интерес.
Недостатком высокоазотистых аустенитных сталей, ограничивающим их практическое использование, является так называемый прерывистый распад аустенита, который пересыщен азотом [45]. Пересыщенный азотом ?-твердый раствор при тепловых выдержках в достаточно широком температурном интервале приходит в равновесное состояние, т. е. идет реакция образова