Безуглеродистые коррозионностойкие стали на Fe-Cr-Ni основе с некоторым варьированием дополнительных легирующих элементов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Литературный обзор
1.1 Особенности легирования коррозионностойких аустенитных сталей
1.2 Коррозионностойкие стали аустенитного класса
1.2.1 Стабильные аустенитные стали
1.2.2 Нестабильные аустенитные стали
1.3 Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением
1.3.1 Стали с карбидным упрочнением
1.3.2 Стали с интерметаллидным упрочнением
1.4 Аустенитные стали, содержащие азот
1.5 Постановка задачи исследования
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
результаты эксперимента и их обсуждение
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Для производства изделий точного машиностроения, медицинской промышленности и других отраслей требуются высокопрочные коррозионностойкие стали функционального назначения.
В настоящее время марочный сортамент отечественных коррозионностойких сталей и сплавов представлен 63 марками, включенными в базовый ГОСТ 5632-72 и более чем 40 марками специального назначения, выпускаемыми по техническим условиям [1,2]. Это наиболее используемые на практике материалы различных структурных классов (мартенситного, аустенитного, ферритного и смешанных классов). Составы сталей, устойчивых к электрохимической коррозии, устанавливают в зависимости от среды, для которой они предназначаются. Эти стали можно разделить на два основных класса хромистые, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную, мартенситно-ферритную или мартенситную структуру, и хромоникелевые, имеющие аустенитную, аустенитно-мартенситную или аустенитно-ферритную структуру [3]. Однако широко распространенные и применяемые в промышленности стали мартенситного класса (20Х13, 30Х13) имеют недостаточную высокую коррозионную стойкость, а стали аустенитного класса (12Х18Н10Т) пониженную технологичность, в результате чего возникает необходимость поиска рациональных составов сталей, удовлетворяющих комплексу требуемых свойств: высокой прочности и технологичности, хорошей теплостойкости и коррозионной стойкости. В данной работе предприняты попытки изучения и разработки технологии получения высокопрочных изделий в виде проволоки из новых безуглеродистых сталей аустенитного класса на Fe-Cr-Ni основе.
1 Литературный обзор
.1 Особенности легирования коррозионностойких аустенитных сталей
Легирование коррозионностойких сталей и сплавов преследует достижение высокой коррозионной стойкости в рабочей среде (влажная атмосфера, морская вода, кислоты, растворы солей, щелочей, расплавы металлов и др.) и обеспечение заданного комплекса физико-механических характеристик.
Устойчивость против коррозии повышается при введении в состав стали хрома, никеля, алюминия, кремния. Эти элементы образуют непрерывную прочную оксидную пленку и повышают электродный потенциал, то есть увеличивают электроположительность стали.
Хром является основным легирующим элементом коррозионно-стойких сталей. Его содержание находится в пределах от 11 до 30 %.
С ростом содержания хрома коррозионная стойкость стали растет. Легирование стали хромом приводит к уменьшению склонности аустенитного зерна к росту при нагреве, существенному увеличению ее прокаливаемости, а также к замедлению процесса распада мартенсита [3].
Кроме хрома в состав коррозионностойких сталей входит также никель. Он повышает коррозионную стойкость в слабо окисляющих или неокисляющих растворах химических веществ, а также стабилизирует аустенитную структуру и позволяет создать аустенитные хромоникелевые стали с высокой коррозионной стойкостью. Никель увеличивает пластичность и вязкость стали вследствие уменьшения сопротивления кристаллической решетки движению дислокаций, а также снижения энергии взаимодействия дислокаций с атомами внедрения. Кроме того, никель снижает температуру порога хладноломкости и уменьшает чувствительность стали к концентраторам напряжений; перечисленные факторы способствуют повышению сопротивления стали хрупкому разрушению. Использование никеля в качестве основы позволяет получить сплавы с высокой коррозионной стойкостью в сильных агрессивных кислотах [4].
При создании коррозионностойких сталей для получения необходимой структуры, свойств и обеспечения максимальной коррозионной стойкости используют в различных сочетаниях также другие легирующие элементы: ферритообразующие (Cr, Mo, Al, Si, Ti, Nb, W, V) и аустенитообразующие (Ni, C, Mn, N, Co, Cu) [3]. В основном влияние легирующих элементов на область существования ?-фазы можно объяснить их изоморфностью (однотипностью кристаллической решетки) одной из фаз железа: ?-фазе или ?-фазе. Так, никель изоморфен ?-фазе (решетка ГЦК), а молибден - ?-фазе (решетка ОЦК). Однако встречаются и исключения, например алюминий замыкает ?-фазу, хотя и изоморфен ей [5].
Наиболее распространенные в технике и изученные в настоящее время коррозионностойкие стали аустенитного, аустенитно-ферритного и аустенитно-мартенситного классов имеют в своей основе различные комбинации систем Fe-Cr-Ni, Fe-Cr-Ni-Mn с дополнительным легированием разными элементами [6]. При одновременном введении ферритообразующих и аустенитообразующих элементов в сталях могут наблюдаться различные структурные и фазовые соотношения. Для облегчения определения фазового состава сталей существуют структурные диаграммы. Пользуясь диаграммой А. Шеффлера, можно ориентировочно определить структуру стали, объединяя действие аустенитообразующих добавок в никелевый