ГлавнаяРазноеМарки стали аустенитного класса

Аустенитные стали – работают в самых агрессивных средах! Марки стали аустенитного класса


Аустенитные стали – жаропрочные и нержавеющие + Видео

Аустенитные стали, обладая рядом особых свойств, применяются в тех рабочих средах, которые отличаются высокой агрессивностью. Такие сплавы незаменимы в энергетическом машиностроении, на предприятиях нефтяной и химической промышленности.

1 Аустенитные стали – общее описание

К аустенитным относят сплавы с высоким уровнем легирования, которые при кристаллизации обычно образуют однофазную систему, характеризуемую кристаллической гранецентрированной решеткой. Такой тип решетки в описываемых сталях остается неизменным даже в тех случаях, когда металл охлаждается до очень низких температур, называемых криогенными (в районе -200 градусов Цельсия). В некоторых случаях стали аустенитного класса имеют и еще одну фазу (ее объем в сплаве может достигать десяти процентов) – феррита с высокой степенью легирования. В этом случае решетка является объемноцентрированной.

Разделение аустенитных сталей на две группы производится по составу их основы, а также по содержанию в сплаве легирующих компонентов – никеля и хрома:

  1. Композиции на основе железа: содержание никеля – до 7 %, хрома – до 15 %, общее количество легирующих добавок – не более 55 %.
  2. Композиции на никелевой (55 % и более никеля) и железоникелевой основе (в них содержится 65 и больше процентов никеля и железа, причем отношение первого ко второму составляет 1 к 1,5).

Рекомендуем ознакомиться

В таких сплавах никель увеличивает пластичность, жаропрочность и технологичность стали, а хром отвечает за придание ей требуемой коррозионной и жаростойкости. А добавляя другие легирующие компоненты, можно добиться уникальных свойств аустенитных составов, набор коих и обуславливает служебное предназначение того или иного сплава.

Чаще всего аустенитные стали легируются следующими элементами:

  • Ферритизаторами, которые стабилизируют структура аустенита. К ним относят ванадий, вольфрам, ниобий, титан, кремний и молибден.
  • Аустенитизаторами, коими являются азот, углерод и марганец.

Все указанные компоненты располагаются как в избыточных фазах, так и непосредственно в твердом стальном растворе.

По принятой классификации, учитывающей систему легирования, любая аустенитная сталь может быть причислена к хромомарганцевой либо к хромоникелевой. Кроме того, сплавы делят на хромоникельмарганцевые и хромоникельмолибденовые.

2 Коррозионно-, жаро- и хладостойкие аустенитные сплавы

Разнообразие добавок позволяет создавать особые аустенитные стали, которые используются для изготовления деталей для конструкций, работающих в высокотемпературных, коррозионных и криогенных условиях. Исходя из этого, аустенитные составы и подразделяют на разные группы:

Жаростойкие составы не разрушаются при воздействии на них химической среды. Их можно применять при температурах до +1150 градусов. Из таких сталей изготавливают разнообразные слабонагруженные изделия:

  • элементы газопроводных систем;
  • арматуру для печного оборудования;
  • нагревательные детали.

Жаропрочные марки сталей могут достаточно долго сопротивляться нагрузкам в высокотемпературных условиях, сохраняя при этом свои изначально высокие механические характеристики. Их обязательно легируют вольфрамом и молибденом (каждая из присадок может содержаться в стальной композиции в количестве до семи процентов). А для измельчения зерна в некоторые аустенитные сплавы вводят в небольших количествах бор.

Обозначим часто встречающиеся марки жаростойких и жаропрочных сталей описываемого в статье класса: Х15Н35ВТР, 10Х12Н20Т3Р, 40Х18Н25С2, 1Х15Н25М6А, 20X23h23, 10X15h28B4T, 10Х16Н14В2БР, 10X18h22T, 08Х16Н9М2, 10Х15Н35ВТ, 20Х25Н20С2, 1Х15Н25М6А, 20X23h23, 10X15h28B4T, 10Х16Н14В2БР, 10X18h22T.

Аустенитные нержавеющие стали (то есть коррозионностойкие) характеризуются малым содержанием углерода (не допускается наличия свыше 0,12 процентов этого химического элемента). Никеля в них может быть от 8 до 30 %, а хрома от 12 до 18%. Любая аустенитная нержавеющая сталь проходит термическую обработку (отпуск, закалку или отжиг стали). Термообработка необходима для того, чтобы изделия из нержавейки хорошо "чувствовали" себя в разных агрессивных средах – в щелочных, газовых, жидкометаллических, кислотных при температурах от +20 градусов и больше.

Наиболее известны следующие марки аустенитных коррозионностойких сталей:

  • хромоникельмолибденовые: 03Х21Н21М4ГБ, 08Х17Н15М3Т, 08X17Н13M2T, 03X16h25M3, 10Х17Н13М3Т;
  • хромомарганцевые: 07Х21Г7AН5, 10X14AГ15, 10X14Г14h5T;
  • хромоникелевые: 08Х18Н12Б, 03Х18Н11, 08X18h20T, 06X18Н11, 12X18h20T, 08X18h20;
  • с большим содержанием кремния (от 3,8 до 6,7 %): 15Х18Н12C4Т10, 02Х8Н22С6.

Хладостойкие аустенитные композиции содержат 8–25 % никеля и 17–25 % хрома. Применяются они для криогенных аппаратов, имеют высокую стоимость производства, поэтому используются весьма ограниченно. Чаще всего встречаются криогенные стали 07Х13Н4АГ20 и 03Х20Н16АГ6, которые легируются азотом. Этот элемент вводят для того, чтобы сплав при температуре +20° имел более высокий предел текучести.

3 Особенности аустенитных сплавов разных систем легирования

Наиболее распространенными считаются аустенитные хромоникелевые стали, которые имеют добавки молибдена. Их применяют тогда, когда есть риск образования щелевой либо питтинговой коррозии. Они демонстрируют высокую стойкость в восстановительных атмосферах, и делятся на два вида:

  • нестабилизированные титаном с содержанием углерода не более 0,03 %;
  • стабилизированные титаном с углеродом от 0,08 до 0,1 %.

Такие марки хромоникелевых композиций, как Х17Н13М2 и Х17Н13М3, оптимальны для конструкций, функционирующих в сернокислых средах, в уксусной десятипроцентной кислоте, в фосфорной кислоте в кипящем состоянии.

Хромоникелевые стали с добавлением ниобия или титана отличаются минимальной опасностью к образованию коррозии межкристаллитного типа. Ниобия вводят по сравнению с углеродом в 9–10 раз больше, а титана – в 4–5,5 раз больше. К сплавам с подобной возможностью относят следующие составы: 0Х18Н12Б, 0Х18Н10Т, Х18Н9Т и некоторые другие.

Увеличить коррозионную стойкость описываемых сталей также можно посредством введения в них кремния. Яркими представителями таких специальных композиций являются такие сплавы:

  • 015Х14Н19С6Б;
  • 03Х8Н22С6.

Они без преувеличения идеальны для производства химических сварных агрегатов, в которых хранится и перерабатывается азотная концентрированная кислота.

Хромомарганцевые стали типа 2Х18Н4ГЛ характеризуются высокими литейными характеристиками, поэтому их эксплуатируют на производствах, где применяются коррозионностойкие литые конструкции. Другие хромомарганцевые сплавы (например, 10Х13Г12Н2СА и 08Х12Г14Н4ЮМ) в горючих средах более стойки к коррозии, нежели хромоникелевые.

4 Термообработка аустенитных сталей и ее особенности

Жаропрочные и жаростойкие сплавы аустенитной группы подвергаются при необходимости разным видам термической обработки с целью увеличения своих свойств, а также для модификации имеющейся структуры зерна: число и принцип распределения дисперсных фаз, величина блоков и самого зерна и так далее.

Отжиг таких сталей применяется для уменьшения твердости сплавов (когда это требуется по условиям их эксплуатации) и устранения явления хрупкости. При подобной термической обработке металл нагревают до 1200–1250 градусов в течение 30–150 минут, а затем максимально быстро подвергают охлаждению. Сложные высоколегированные стали чаще всего охлаждают в масле либо на воздухе, а вот сплавы с малым количествам легирующих компонентов обычно погружают в воду.

Для сплавов типа ХН35ВТЮ и ХН70ВМТЮ рекомендуется термообработка в виде двойной закалки. Сначала выполняется первая нормализация их состава (при температуре около 1200 градусов), благодаря которой металл повышает показатель сопротивления ползучести за счет формирования твердой гомогенной фазы. А после этого осуществляется вторая нормализация с температурой не более 1100 градусов. Результатом описанной обработки является значительное увеличение пластических и жаропрочных показателей аустенитных сталей.

Аустенитная сталь повышает свою жаропрочность (а заодно и механическую прочность) в тех случаях, когда проходит двойную термообработку, заключающуюся в закалке и следующим за ней старении. Кроме того, практически все аустенитные металлы, которые относят к группе жаропрочных, искусственно старят перед эксплуатацией (то есть выполняют операцию их дисперсионного твердения).

tutmet.ru

виды, классы, информация по стали и металлопрокату

Словом «сталь» обозначают сплавы железа с углеродом и другими химическими элементами, отвечающие следующим условиям: углерода в сплаве от 0,1% до 2,14%, а железа – не менее 45%. Существуют обычные углеродистые стали, стали легированные и высоколегированные. В последних двух случаях в сплав добавляются легирующие элементы, которые придают стали особую прочность.

Для чего вообще железо смешивать с углеродом? Это начали делать после того, как открыли влияние углерода на железо, выявили, как изменяются после этого физические свойства железа: оно становится более прочным, крепким, но при этом теряет пластичность. Добавление легирующих элементов еще больше усиливает этот эффект.

Между собой стали подразделяются по различным признакам, а потому существует несколько их классификаций. Давайте рассмотрим их по порядку и начнем с уже упоминавшихся трех классов, сгруппированных по химическим признакам:

УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

К таким сталям относят любые сплавы железа и углерода, не содержащие дополнительных легирующих элементов, и предназначенные для конструкционных и инструментальных задач. В свою очередь, углеродистая группа делится на подгруппы по количеству углерода в сплаве:

  • низкоуглеродистая (где присутствует до 0,25% углерода),
  • среднеуглеродистая (от 0,25% до 0,6% углерода в сплаве)
  • высокоуглеродистая (до 2% углерода).

Главное отличие углеродистых сталей – их высокие прочность и твердость, а в химическом плане – еще и малое содержание иных примесей.

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Так называют все сплавы железа и углерода с добавлением (для прочности конечного продукта) легирующих элементов. Так же, как и углеродистые, стали легированные разделяются по подгруппам, в зависимости от качества и количества легирующей примеси в них:

  • низколегированные стали (в их сплаве менее 4% легирующих добавок)
  • среднелегированные (от 4% до 11% легирующих элементов в сплаве)
  • высоколегированные стали (в них более 11% легирующих элементов).

В качестве легирующих элементов могут выступать хром (Cr), никель (Ni), молибден (Mo). В сочетании с железом и углеродом они обеспечивают получившийся материал износостойкостью и высокой прочностью.

Далее, стали можно разгруппировать по их структуре:

АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ

Аустенитными сталями называют железные сплавы, которые при кристаллизации образуют однофазную аустенитную структуру γ-Fe c гранецентрированной кристаллической решеткой и сохраняют ее при охлаждении до криогенных температур. Данный класс также можно разделить на подгруппы:

  • коррозийностойкие аустенитные стали
  • жаростойкие аустенитные стали
  • жаропрочные аустенитные стали
  • хладостойкие аустенитные стали

Другое название данного класса сталей – «сталь аустенитного класса».

ФЕРРИТНАЯ СТАЛЬ

Так называется сталь со структурой из легированного феррита с допустимыми добавлениями карбидов. Ферритную сталь (иное название – сталь ферритного класса) получают с добавлением к железу небольшого количества углерода и большой доли легирующего элемента, например, ванадия или кремния.

МАРТЕНСИТНАЯ СТАЛЬ

Мартенсит – это игольчатая микроструктура в некоторых чистых металлах и закаленных металлических сплавах. Мартенситными сталями, в свою очередь, называют сплавы с преобладанием мартенсита в структуре. Помимо железа в таких сплавах содержится небольшое количество углерода (около 0,2%), и сравнительно большое количество хрома – от 11% до 17%. Допускается и наличие в мартенситной стали других элементов: никеля, ванадия или молибдена. Стали мартенситного класса стойки к щелочным средам, способны к самозакаливанию, обладают невысокой пластичностью и высокой жаропрочностью.

БЕЙНИТНАЯ СТАЛЬ

Бейнитом называют структуру стали, которая образуется в ходе промежуточного превращения аустенита. Поэтому иногда такую структуру называют «промежуточной». Химически сталь бейнитного класса отличается наличием легирующих добавок и низким содержанием углерода.

ПЕРЛИТНАЯ СТАЛЬ

Стали перлитного класса объединяют из следующих подгрупп:

  • доэвтектоидные стали (то есть, стали с содержанием углерода менее 0,8%)
  • эвтектоидные стали (стали с содержанием 0,8% углерода в сплаве)
  • заэвтектоидные стали (содержание углерода от 0,8% до 2%).

Все они отличаются сравнительно небольшим содержанием легирующих элементов.

Другой, наиболее простой способ классификации стали – по ее качеству, которое зависит от характеристик элементов, участвующих в создании сплава, и их количества в нем.

СТАЛЬ ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА

Самый дешевый вид стали, что обусловлено качеством сплава. В стали обыкновенного качества допускается присутствие загрязнений, сторонних (то есть, не входящих в «рецептуру» сплава) элементов и даже неметаллических вкраплений. Вместе с тем, у обыкновенной стали есть свои градации качества: А, Б и В, при этом, в маркировке стали указываются только буквы «Б» и «В». Если же в указании марки стали обыкновенного качества нет буквенного обозначения, то подразумевается по умолчанию, что она относится к классу «А». В чем же особенности этих подклассов?

  • сталь А – без указания химического состава, но с гарантией определенных механических свойств;
  • сталь Б – химические свойства указываются, но не гарантируются механические свойства материала;
  • сталь В – гарантируются определенные химические и механические свойства материала.

Из марок стали обыкновенного качества не рекомендуется изготавливать изделия, которые должны выдерживать большие нагрузки во время эксплуатации. Другое название стали обыкновенного качества – «рядовая сталь».

КАЧЕСТВЕННАЯ СТАЛЬ

К составу этой стали предъявляются гораздо более высокие требования, чем к предыдущей. В ней тоже допускаются включения неметаллических элементов, но совсем незначительные. Содержание серы в сплаве такой стали – не более 0,4%. Столько же может содержаться и фосфора – не более четырех десятых процента.

Плавят качественные стали в мартенах и кислородных конвертерах. Более высокие свойства качественной стали позволяют изготавливать изделия, которые допустимо использовать в сферах, где на них будет оказываться большая физическая нагрузка.

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ СТАЛЬ

К составу этого вида стали предъявляются высокие стандарты. В сплаве не должно быть неметаллических вкраплений, процентное соотношение вредных примесей допускается совсем мизерное (серы – до 0,030%, фосфора – до 0,035%). Также понижено допустимое присутствие в высококачественном сплаве углерода.

Высококачественные стали выплавляются в электрических и кислых мартенах. Изготавливать из них можно любые металлические изделия, без боязни быстрой поломки или недостаточной износостойкости. При этом, нужно учитывать, что высококачественный сплав отличается повышенной вязкостью, нежели качественный.

СТАЛЬ ОСОБО ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ

Особо высококачественные стали изготавливаются с помощью самых современных методов, позволяющих не допускать сторонних, не входящих в «рецептуру» элементов и добиваться предельно высокой частоты сплава. Плавка таких сталей производится в электропечах с электрошлаковым переплавом. В химическом составе особо высококачественных сплавов практически нет газов и неметаллических вкраплений.

В конце марки особо высококачественных сталей принято ставить букву Ш. Поскольку производство таких материалов довольно трудоемкое и дорогое, то изготавливают из них изделия с наиболее ответственными функциями.

Наконец, популярно разделение сталей по их назначению. Такая классификация содержит большое множество групп:

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ

Применяются для изготовления механизмов, деталей, конструкции в строительстве, машиностроении, автомобилестроении, судостроении. Внутри этой группы сталей есть свои подгруппы, которые состоят из сплавов, различающихся между собой прежде всего качеством.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ

Так называют стали, которые содержат от 0,7% углерода и выше. Содержание серы и фосфора в сплаве определяет качество инструментальной стали (она может быть качественной и высококачественной).

Отличаются инструментальные стали невысокой стоимостью, высокой твердостью, но, при этом, невысокой износостойчивостью.

Внутри группы принято деление на следующие подгруппы:

инструментальные углеродистые стали

инструментальные легированные стали

инструментальные валковые стали

стали инструментальные штамповые

стали инструментальные быстрорежущие.

По названию всей группы не трудно догадаться, что из такого рода материалов изготавливают различные инструменты: метчики, топоры, молотки, пилы, фрезы и прочее.

НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ

Другое их название – «коррозийно-стойкие стали». Само название указывает на главное их свойство: они не подвержены коррозийным влияниям и стойки к воздействию агрессивных сред. Достигается это за счет включения в сплав с железом металла с антикоррозийными свойствами. Чаще всего в этой роли в нержавеющих сталях выступает хром или соединение хрома и никеля. Чем больше содержание хрома в сплаве, тем более коррозийно-стойкой оказывается сталь.

СТАЛИ ЖАРОПРОЧНЫЕ

Главное их отличие – стойкость к высоким температурам, высокие показатели ползучести и длительной прочности (это основные характеристики жаропрочных материалов). Изделия из таких сталей можно использовать длительное время в условиях высокой температуры, не опасаясь, что они начнут деформироваться и разрушаться. Соответственно, из жаропрочных сталей делают лопатки паровых турбин, газовые турбины, котельные установки, детали ракет и многое другое.

При создании жаропрочного сплава внимание прежде всего обращают на следующие характеристики основного компонента: температура плавления, легирование, режимы уже пройденной им термообработки.

По легированию жаропрочных сталей их подразделяют на уже рассмотренные на этой странице классы:

ферритные

мартенситные

мартенситно-ферритные

аустенитные.

СТАЛИ ЖАРОСТОЙКИЕ

Другое название – «окалиностойкие стали». Они отличаются стойкостью к коррозийному воздействию в газовых средах при повышенных температурах (имеются в виду температуры выше 550 °C). Поверхность их не окисляется и не начинает разрушаться при таком температурном режиме, что позволяет изготавливать из них изделия, которые предназначены для функционирования в условиях повышенных температур. Изделиями могут быть части двигателей машин и самолетов, конструкционные части печей, трубы теплоприемников.

Чтобы добиться окалиностойких свойств, в сплав добавляют некоторые элементы, которые при повышении температур образуют на поверхности стали защитный слой. В современной металлургии элементами этими выступают хром или кремний, которые при окислении образуют оксиды. От количества хрома или кремния зависит степень жаростойкости материала. Чтобы добиться наиболее высоких жаростойких свойств, в сплав вводят и хром, и кремний одновременно.

Внутри жаростойких сталей есть свое разделение на группы, различающиеся составом и структурой:

  • стали хромистые ферритного класса
  • стали хромокремнистые мартенситного класса
  • хромоникелевые стали аустенитно-ферритного класса
  • хромоникелевые аустенитные стали.

И КРИОГЕННЫЕ СТАЛИ.

Остались еще вопросы?Оставьте заявку и мы Вам перезвоним. 

mirsplava.ru

Аустенитная сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Аустенитная сталь

Cтраница 1

Аустенитные стали, содержащие менее 0 03 % с углерода, не склонны к межкристаллитной коррозии.  [1]

Аустенитные стали с повышенным содержанием никеля проявляют наименьшую склонность к коррозионному растрескиванию. В хлоридных средах весьма эффективна замена хромоникелевой стали сплавами никеля, в частности инконелем. Иногда выгодно ( как и в случае точечной коррозии) в растворах хлоридов вместо высоколегированных хромоникелевых сталей применять обычные углеродистые стали, не склонные к коррозионному растрескиванию в этих средах, несмотря на повышенную, но гораздо менее опасную равномерную коррозию. Почти все чистые металлы нечувствительны к коррозионному растрескиванию. Сплавы высокой чистоты, получаемые вакуумной плавкой, обнаруживают особенно высокое сопротивление этому виду коррозии.  [2]

Аустенитные стали, в которых диффузия водорода затруднена, хорошо сопротивляются водородной коррозии в большинстве сред.  [3]

Аустенитные стали отличаются от ферритных не только высокой вязкостью.  [4]

Аустенитные стали при высоких температурах имеют более высокую склонность к хрупким разрушениям. При этом минимальная пластичность при 550 - 600 С может доходить до долей процента. Наименьшую пластичность в этом интервале температур имеют высокожаропрочные сплавы на никелевой основе. Наоборот, высокохромистые мартенситные стали имеют наиболее высокую длительную пластичность при высоких температурах.  [5]

Аустенитные стали, упрочняемые термической обработкой, применяются в состоянии закалки ( нормализации) с последующей стабилизацией. Их упрочнение создается благодаря выделению карбидных, карбонитридных и особенно интерметаллидных фаз. Способность к старению обусловлена введением таких элементов, как титан, ниобий и алюминий в количествах, превышающих предел растворимости. Жаропрочность этих сталей заметно выше, чем у гомогенных сталей, и при рациональном легировании они могут длительно работать под напряжением до 700 С.  [6]

Аустенитные стали имеют низкую теплопроводность и высокий температурный коэффициент линейного расширения, что обусловливает перегрев металла в зоне сварки и возникновение значительных деформаций изделия. Основные трудности сварки рассматриваемых сталей и сплавов обусловлены высокой степенью легирования и разнообразием условий эксплуатации сварных конструкций.  [7]

Аустенитные стали и сплавы малочувствительны к надрезу при высокотемпературных испытаниях. Следует подчеркнуть, что некоторые аустенитные сплавы, как указывает Ф. Ф. Химушин, обладают повышенной чувствительностью к надрезу. Причем в большинстве случаев максимальная чувствительность к надрезу совпадает с интервалом температур, при которых наблюдается наибольшее охрупчивание данного сплава.  [9]

Аустенитные стали, в большинстве своем, не претерпевают видимых фазовых превращений при воздействии на них сварочного термического цикла. Вследствие этого околошовная зона хро-моникелевых сталей имеет менее сложное строение, чем зона при сварке обычных конструкционных сталей.  [10]

Аустенитные стали и сплавы работают в условиях самых различных температур, нагрузок и сред. Поэтому и к сварным соединениям этих сталей и сплавов предъявляются самые разнообразные требования, в зависимости от назначения сварной конструкции. Получение заданных механических свойств, требуемой жаропрочности, стойкости сварных швов против жидкостной или газовой коррозии определяется, естественно, прежде всего композицией шва, его структурой и термической обработкой. Но очень многое зависит и от технологии и техники сварки.  [11]

Аустенитные стали легированы большим количеством хрома и никеля для получения структуры аустени-та.  [12]

Аустенитные стали менее склонны к росту зерна, но деформация, так же как и полуферритных и ферритных сталей, в конце прокатки должна быть достаточной, а температура не ниже 850 - 900 С.  [13]

Аустенитные стали обладают пониженной температурой плавления ( 1400 С), более низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения, чем углеродистые стали. Поэтому при сварке этих сталей расплавление идет быстрее с большим перепадом температуры от сварного шва к основному металлу. Нестабилизированные титаном или ниобием стали типа 18 - 8 ( ООХ18Н10, ОХ18Н10, Х18Н9, 2X18Н9) при сварке приобретают склонность к межкристаллитной коррозии и тем больше, чем выше содержание углерода ( гл. Стабилизированные стали не склонны или в значительно меньшей степени склонны к межкристаллитной коррозии, но при повышенном содержании углерода они могут приобретать склонность к поражению ножевой коррозией в концентрированной азотной кислоте ( гл. Все это необходимо учитывать и особенно следить за скоростями сварки и охлаждения при сварке сталей первой группы. В тех случаях, когда требуется особо высокая коррозионная стойкость, сварные изделия из нестабилизированных сталей следует подвергать закалке с 1050 - 1150 С с последующим быстрым охлаждением. Когда такая термическая обработка исключается, следует применять сталь 18 - 8 с очень низким содержанием углерода ( 0 05 или 0 03 % С) или стабилизированные стали.  [14]

Аустенитные стали - аустенитизация при 1020 - 1070 С, закалка в воде или на воздухе.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Что такое аустенитные стали

Легированные стали с внедрением в структуру никеля 8%-10% приобретают другие  свойства. Никель способен сохранять аустенитную фазу при комнатной температуре, вплоть до плавления. В кристаллической решетке металла происходит замещение атомов железа на никель. Форма имеет структуру в виде куба.

Что обеспечивает прочное соединения и придает различные спецефические свойства. Обладают такие металлы коррозионностойкостью, хорошей пластичностью. Такую столь используют в пищевой промышленности, машиностроении, нефтеперерабатывающие предприятия. К примеру несколько видов сталей 08Х18Н10Т, AISI 306, AISI 316.

При температуре свыше 570 градусов происходит распад аустенитной фазы на феррит и ледебурит. В чистом железе наблюдается аустенитное состояние от 910 до 1401 градуса. В углеродистых сталях твердый раствор ( аустенит) существует чуть ниже 727 Цельсия. Когда углерод замещает атомы железа. Аустенитная структура может существовать как и во всей кристаллической решетке так и в верхних слоях металла.

Имеются и другие сплавы с повышенной стойкостью к коррозии при высоких температурах. Их еще называют жаростойкие с умеренным рабочим давлением и жаропрочные с нагрузкой. Эксплуатация таких сталей проходит при температуре до 1100 градусов. К таким сталям относятся марки  08Х16Н9М2, 10Х14Н16Б, 10Х14Н14В2БР. Применяют в турбинах выхлопной системы, Производство клапанов впускных и выпускных, в головках двигателя. Где происходит динамическая нагрузка при высокой температуре сгорания топлива.

А ток же хладостойкие сплавы используемые в криогенных установках по сжижению газов, заморозки различных клеток и тому подобное. Диапазон работы такой стали очень большой. Но при комнатной температуре его свойства ослабевают. Главная особенность коррозионостойкость к жидкому азоту и другим веществам. Есть несколько типов сталей с такими свойствами 03Х20Н16АГ6, 7Х13Н4АГ2. Все известные стали придерживаются норм по ГОСТ 5632-72.

Все стали имеющие аустенитную структуру решетки относятся к классу коррозиестойких при различных температурах эксплуатации в широком диапазоне. Такие стали трудно обрабатываются механически. Плохая теплопроводность затрудняет использование горячей ковки. И не все стали нержавеющие можно закалять. Приводит к потери своих свойств. Большая часть металлов имеет хорошую вязкость. Режущая часть инструмента подвержена коррозионной диффузии. Налипанию материла на кончик резца. Сам материал при незначительной деформации уплотняется что приводит к изменению физических свойств. Это обосновывает затраты на производство таких сталей и ее стоимость.

 

weldingmedia.ru

Нержавеющие стали

        Нержавеющая сталь, (сложнолегирована сталь) является стойкой против появления ржавчины в атмосферных условиях и коррозии в агрессивных средах. Главный легирующий элемент нержавеющей стали - Cr (содержание 12-20%). Кроме того, нержавеющая сталь содержат элементы, которые сопутствуют железу в его сплавах (С, Si, Mn, S, Р) и элементы, вводимые в сталь для придания ей нужных физико-механических свойств и коррозионной стойкости (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo). Чем выше содержание Cr в стали, тем выше ее сопротивление коррозии и жаропрочность; при содержании Cr 12% и более сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, 17% и более - коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности в азотной кислоте крепостью до 50%. Коррозионная стойкость нерж. стали объясняется тем, что на поверхности контакта хромсодержащего сплава со средой образуется тончайшая защитная пленка окислов либо др. нерастворимых соединений. Немаленькое значение при этом имеют однородность металла, которое соответствует состояние поверхности, отсутствие у стали склонности к межкристаллитной коррозии. В сильных кислотах (соляной, серной - которая образуется в дымоходах, фосфорной, плавиковой и их смесях) высокую коррозионную стойкость показывают сложнолегированные нерж. стали и сплавы с более высоким содержанием Ni с присадками Mo, Cu, Si в разных сочетаниях. При этом для каждых конкретных условий (температура и концентрация среды) выбирается соответствующая марка стали.

    По химическому составу нержавеющие стали подразделяются на хромоникелевые, хромистые и хромомарганцевоникелевые (более 100 марок). По структуре хромистые нерж. стали подразделяются на полуферритные, мартенситные и ферритные . Наилучшую стойкость против коррозии имеют хромистые Н. с. мартенситного типа в полированном состоянии. Хромистые нерж. стали находят применение в качестве конструкционного материала для клапанов гидравлических прессов, которые турбины лопаток, арматуры крекинг-установок, режущего инструмента, пружин, предметов быта.

  Нержавеющие стали обычно делятся на 3 немаленькие группы, в зависимости от их структуры:  ♦ аустенитные стали обычно содержат 16-25% хрома, 6-14% никеля, кое-когда 2-6% молибдена и маленькое число иных элементов. Стали это группы - максимально широко используемые и представляют 60-70% мирового потребления. Область их применения довольно-таки широка.  ♦ ферритные стали (кое-когда называемые хромистые стали) содержат по большей части 12-20% хрома. Кое-какие марки могут содержать маленькое число титана и молибдена. Коррозионная стойкость и иные свойства хуже чем у аустенитных сталей, но из-за более низкой стоимости ферритные стали используются для меньше ответственного применения. ♦ мартениститные нержавеющие стали применяются в специальных случаях, когда требуется высокая твердость и прочность. Дальше будут рассматриваться по большей части аустенитные марки. Области применения аустенитных нержавеющих сталей.

    Различают аустенитные нерж. стали, которые не склонны к межкристаллитной коррозии, так называемые стабилизированные - с добавками Ti и Nb. Резкое понижение склонности нерж. стали к межкристаллитной коррозии достигается также сокращением содержания углерода (до 0.03%). Стабилизированные аустенитные нерж. стали применяются для изготовления сварной аппаратуры, которая работает в агрессивных средах (при этом после сварки термическая обработка не обязательна). В качестве жаропрочного и жаростойкого материала данные стали используются для изготовления изделий, которые подвергаются воздействию температур 550-800 °С. Стали, которые склоны к межкристаллитной коррозии, после сварки, обычно, подвергаются термической обработке (для деталей, которые сварены роликовой или точечной сваркой, термическая обработка не требуется). Хромомарганцевоникелевые и Хромоникелевые нерж. стали находят широкое применение в промышленности и быту. Для высоконагруженных элементов конструкций, которые работают при повышенных температурах (до 550 °С), применяются так называемые мартенситно-стареющие нерж. стали аустенитно-мартенситного типа, которые обладают значительной прочностью (sb = 1200-1500 Мн/м2, либо 120-150 кгс/мм2), высокой вязкостью и отличной свариваемостью.

 

В последнее время на рынке дымоотводящих труб и газоходов стали появляться случаи использования нержавеющих сталей не аустенитного, а ферритного класса.

Основные недостатки нержавеющих сталей ферритного класса (AISI 430, 439, 409, аналоги по Российской классификации 08Х17Т, 15Х25Т, 08Х13, 08Х18Т1) по сравнению со сталями аустенитного класса (AISI 304, 321, 316, аналоги по Российской классификации 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 20Х23Н18) следующие:

♦ Неупрочняемые при термообработке.♦ Ферритные стали склонны к охрупчиванию при длительном использовании в диапазоне температур от 300 до 600. ♦ Вязкость может быть до некоторой степени ограничена при низких температурах и в заготовках крупного сечения (переход пластичность-хрупкость).

ВНИМАНИЕ: Срок службы дымоходных труб, изготовленных из ферритных нержавеющих сталей, толщиной 0,5 мм от 1 года составляет менее 2-х лет!

ВНИМАНИЕ:Сварка швов ферритных нержавеющих сталей должна производиться с особой осторожностью.ВНИМАНИЕ: Рекомендуемая максимальная температура применения в течение длительного времени (до 10 000 час) до 800°С установлена только для нержавеющих сталей аустенитного класса. Для ферритных нержавеющих сталей данные условия использования категорически запрещены!ВНИМАНИЕ: Отличить ферритную сталь от аустенитной можно с помощью магнита - ферриная сталь обладает магнитными свойствами в отличии от аустенитной.

termostroy-spb.ru

Нержавеющая сталь: характеристика двухфазной нержавеющей стали феррито-аустенитного класса / Справочник / Allsteel.com.ua

Основным потребителем нержавеющих сталей яв­ляется химическая промышленность. Важнейшие узлы и детали химического оборудования, определяющие на­дежность и длительность его работы, изготовляют из нержавеющих сталей типа Х18Н10Т и для более тяже­лых условий работы — Х17Н13М2Т.

Из безникелевых недефицитных нержавеющих ста­лей наибольшее распространение в народном хозяйстве получили высокохромистые стали ферритного класса марок 0Х17Т и Х25Т, которые в ряде агрессивных сред обладают стойкостью на уровне стали Х18Н10Т. Усовер­шенствование технологии производства этих сталей дало возможность повысить их пластичность, благодаря чему резку, правку, вальцовку листов можно производить в холодном состоянии. Однако изготовле­ние из них сварной аппаратуры ограничено повышением порога хладноломкости выше комнатной температуры в околошовной зоне сварных соединений. Поэтому хими­ческое оборудование из безникелевых высокохромистых сталей ферритного класса (типа 0Х17Т, Х25Т) надежно в эксплуатации лишь при температуре выше 100°С (т. е. выше порога хладноломкости).

Этот недостаток ферритных выскохромистых сталей может быть устранен путем дополнительного легирова­ния их аустенитообразующими элементами и созданием на этой основе двухфазных сталей феррито-аустенитного класса. Легирование сталей ферритного класса аустени­тообразующими элементами ограничивается определен­ными   пределами,   обеспечивающими   технологичность сталей при высоких температурах и их высокую плас­тичность после высокотемпературных нагревов (сварки, пайки и т. д.).

Следует отметить, что подразделение нержавеющих сталей на классы по структурному признаку является условным и производится в зависимости от основной структуры, получаемой при охлаждении после высоко­температурного нагрева на воздухе или в воде. Так, стали ферритного класса сохраняют ферритную струк­туру при нагреве в широком интервале температур и последующем охлаждении (без фазовых превращений).

Стали типа 1X13, Х17Н2, Х17Н7Ю при высоких температурах (выше 1150°С) имеют феррито-аустенитную структуру, вследствие частичного превращения, но не сохраняют ее при охлаждении. Принципиаль­ным отличием этих сталей от двухфазных сталей феррито-аустенитного класса является сохранение послед­ними феррито-аустенитной структуры при комнатной температуре. Феррито-аустенитные нержавеющие стали характеризуются наличием в широком интервале темпе­ратур двух структурных составляющих — феррита и аустенита.

Структурная диаграмма нержавеющих сталей, составленная Шеффлером, дает наглядное представление о структуре нержавеющих сталей в зависимости от легирования. Структура нержавеющих сталей опре­деляется суммарным воздействием феррито - и аустенитообразующих элементов, обычно применяемых для леги­рования. Феррито- и аустенитообразующая способность элементов выражается специальным коэффициентом, при этом за единицу принята ферритообразующая спо­собность хрома и аустенитообразующая способность никеля. Состав стали характеризуется на диаграмме либо точкой (средний состав), либо квадратом (состав в заданных пределах). Феррито-аустенитные стали за­нимают положение .или в двухфазной области (аустенит + феррит) или трехфазной (аустенит + феррит + мартенсит). Однако известно, что фазовый состав нержавеющей стали данного состава зависит от температуры нагрева. Так, однофазная аустенитная сталь типа Х18Н10 при нагреве выше 1100°С и после­дующем быстром охлаждении становится двухфазной аустенитно-ферритной. Наоборот, некоторые двухфазные стали типа 0Х21Н5Т феррито-аустенитного класса при нагреве выше 1200°С становятся однофазными (струк­тура феррита). Диаграмма Шеффлера не отражает этих изменений фазового состава стали. Кроме того, величи­на коэффициента действительна лишь для определен­ного количества элементов. Так, например, аустенитно-образующая способность марганца выражена через ко­эффициент 0,5 (т. е. в 2 раза слабее никеля). Однако, как будет показано ниже, при содержании марганца выше 14% он почти не обладает аустенитообразующей способностью, что иногда приводит к неправильному определению фазового состава высокомарганцовистой стали.

Другая структурная диаграмма устанавли­вает связь между фазовым составом сталей и пластич­ностью при высоких температурах. Известно, что наилучшей пластичностью при высоких температурах обладают стали с гомогенной структурой. Условно пластичность гомогенных сталей (ферритной и аустенитной) принята за 100%, хотя известно, что пластичность ферритных сталей выше аустенитных, что объясняется большой скоростью диффузионных процессов в менее компактной решетке феррита. В феррито-аустенитных сталях локальная деформация пластичного феррита, чередующегося с аустенитом, различные условия их ре­кристаллизации и степени наклепа при горячей дефор­мации ведут к появлению высоких напряжений на гра­ницах раздела фаз и при определенных условиях к на­рушению межкристаллитной связи — образованию трещин и рванин. Согласно диаграм­ме при содержании небольшого количества одной из фаз пластичность удовлетворительная, а при соотно­шении фаз, пластич­ность резко снижается. Однако опыт производства не­ржавеющих сталей показыва­ет, что эта диаграмма во мно­гих случаях не соответствует реальным условиям. Юферов В. И. пока­зывает связь технологической пластичности сталей и коли­чественного соотношения а- и у- фаз. на основании экспери-. ментальных данных. На рис. 3 показана зависимость числа скручиваний п до разрушения образцов нержавеющих и жа­ропрочных сталей с различной структурой при 1000°С.

В левой части, как и на ди­аграмме рис. 2, показана пла­стичность сталей ферритного класса, в правой — аустенитного. Между ними располага­ются двухфазные стали. Дан­ные рис. 3 свидетельствуют о высокой пластичности ферритных сталей, которая более чем в 5 раз превыша­ет пластичность аустенитиых. Наличие 15—20% ферри­та в аустенитиых сталях или аустенита в ферритных сталях понижает пластические свойства в 1,5—2,5 раза. Совокупность подобных кривых пластичности, получен­ных при разных температурах, дает зависимость техно­логической пластичности сталей от температуры нагрева и их фазового состава.

Прочность металлов и сплавов определяется двумя основными факторами — прочностью межатомных свя­зей в кристаллической решетке и структурой. Прочность межатомных связей может быть повышена соответствующим легированием. Согласно дислокацион­ной теории повышение прочности сплавов в этих условиях достигается за счет взаимодействия дис­локаций друг с другом или с другими несовершенствами кристаллической решетки, препятствующими их переме­щению. Препятствовать движению дислокаций могут границы зерен блоков, атомы внедрения, частицы вторых фаз и т. д. Упрочнение сплавов, имеющих однородный твердый раствор, происходит в основном за счет взаимо­действия «чужеродных» атомов, отличных по объему от атомов, образующих решетку основного твердого рас­твора, с находящимися в металле дислокациями.

Двухфазные стали по сравнению с однофазными не­ржавеющими сталями (ферритного или аустенитного класса) обладают более высокими прочностными свой­ствами. Как в «а», так и в «у» твердый раствор двухфазных сталей входят все легирующие компоненты, обладающие различной растворимостью в них.

Надо полагать, что упрочнение разнородных твердых растворов связано с большими нарушениями кристалли­ческого строения на межфазовых границах, чем это име­ет место на границах зерен одной фазы.

Наличие высокой прочности при удовлетворительной пластичности делает выгодным использование двухфаз­ных сталей в качестве коррозионностойкого конструкци­онного материала.

Химический состав наиболее известных двухфазных сталей представлен в табл.1.

Кроме главного народнохозяйственного эффекта — экономии никеля, применение двухфазных сталей, благодаря их высоким прочностным свойствам (предел текучести почти в 2 раза выше, чем у стали Х18Н10Т), приводит к уменьшению веса изделий. Некоторые авторы высказывают мнение о повышенной сопротивляемости двухфазных феррито-аустенитных сталей коррозионному растрескиванию и межкристаллитной коррозии хотя надежных эксперементальных данных не имеется. Недостаточная изученность особенностей двухфазных сталей ограничивает их ис­пользование. Прежде всего это объясняется сложностью превращений в многофазной системе в интервале 400— 800°С.

Применение двухфазных хромоникелевых сталей типа Х21Н5Т как заменителей аустенит-ной стали Х18Н10Т открывает новые перспективы для более экономичного легирования их никелем путем пол­ной или частичной замены его марганцем без введения азотированных ферросплавов.

Советский Союз является единственной страной в мире, которая удовлетворяет свои потребности собствен­ными запасами марганцевых руд (75% мировых запа­сов марганца). Поэтому в других странах практическое применение высоколегированных сталей, содержащих более 2% марганца, очень незначительно.

Использование марганца и азота, как легирующих элементов, перспективно с точки зрения экономии никеля и получения хорошего комплекса механических и анти­коррозионных свойств.

Совместное легирование ими способствует стабили­зации аустенита и упрочнению аустенитных сталей.

Однако в настоящее время вопросы производства азотосодержащих сталей еще недостаточно изучены. Практика сталеварения свидетельствует, что степень усвоения азота жидкой сталью зависит от ряда факто­ров и, в том числе, от суммарного содержания хрома и марганца. В процессе затвердевания слитков сталей с неблагоприятным соотношением компонентов наб­людается выделение азота, в результате чего получается слиток плохого качества с неплотной пористой структу­рой («рослый слиток»).

В промышленности находят применение следующие хромомарганцевые стали аустенитного класса: 2Х13Н4Г9 (ЭИ-100), Х14Г14НЗТ (ЭИ-711), Х17Н4АГ9 (ЭИ-878), Х17АГ14 (ЭП-213), Х14Г14Н (ЭП-212), содержащие 2—4% никеля или без никеля.

Разработка двухфазных феррито-аустенитных сталей с пониженным содержанием никеля привела к созданию принципиально и качественно нового типа нержавеющих сталей.

Высокохромистый феррит и хромомарганцевый аустенит представляют собой наиболее экономичные основы для создания двухфазных сталей.

AllSteel

 

allsteel.com.ua

Сталь нержавеющая. Нержавеющая сталь марки. Нержавеющая сталь гост. Хромистая сталь. Хастеллой.

Сталь нержавеющая — содержание хрома должно быть не менее 13% (13…18%). Коррозионная стойкость объясняется образованием на поверхности защитной пленки оксида Cr2O3. Углерод в нержавеющих сталях является нежелательным, так как он обедняет раствор хромом, связывая его в карбиды, и способствует получению двухфазного состояния. Чем ниже содержание углерода, тем выше коррозионная стойкость нержавеющих сталей.

Инструментальные легированные стали. Маркировка инструментальных легированных сталей. Алмазная сталь.Легированные стали. Классификация легированных сталей. Классификация легированных сталей по микроструктуре. Маркировка легированных сталей.

Различают стали ферритного класса 08Х13, 12Х17, 08Х25Т, 15Х28. Стали с повышенным содержанием хрома не имеют фазовых превращений в твердом состоянии и поэтому не могут быть подвергнуты закалке. Значительным недостатком ферритных хромистых сталей является повышенная хрупкость из-за крупнокристаллической структуры. Эти стали склонны к межкристаллитной коррозии (по границам зерен) из-за обеднения хромом границ зерен. Для избежания этого вводят небольшое количество титана. Межкристаллитная коррозия обусловлена тем, что часть хрома около границ зерна взаимодействует с углеродом и образует карбиды. Концентрация хрома в твердом растворе у границ становится меньше 13% и сталь приобретает отрицательный потенциал. Из-за склонности к росту зерна ферритные стали требуют строгих режимов сварки и интенсивного охлаждения зоны сварного шва. Недостатком является и склонность к охрупчиванию при нагреве в интервале температур 450…500oС. Из ферритных сталей изготавливают оборудование азотно-кислотных заводов (емкости, трубы).

Для повышения механических свойств ферритных хромистых сталей в них добавляют 2…3 % никеля. Стали 10Х13Н3, 12Х17Н2 используются для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих в агрессивных средах.

После закалки от температуры 1000oC и отпуска при 700…750oС предел текучести сталей составляет 1000 МПа. Термическую обработку для ферритных сталей проводят для получения структуры более однородного твердого раствора, что увеличивает коррозионную стойкость.

Стали мартенситного класса 20Х13, 30Х13, 40Х13. После закалки и отпуска при 180…250oС стали 30Х13, 40Х13 имеют твердость 50…60 HRC и используются для изготовления режущего инструмента (хирургического), пружин для работы при температуре 400…450o, предметов домашнего обихода.

Шарикоподшипниковые стали. Шарикоподшипниковые марки стали.Пружинные стали. Рессорно-пружинные стали. Пружинная сталь свойства. Релаксация напряжений.

Стали аустенитного класса – высоколегированные хромоникелевые стали. Никель – аустенитообразующий элемент, сильно понижающий критические точки γ -> α превращения. После охлаждения на воздухе до комнатной температуры имеет структуру аустенита.

Нержавеющие стали аустенитного класса 04Х18Н10, 12Х18Н9Т имеют более высокую коррозионную стойкость, лучшие технологические свойства по сравнению с хромистыми нержавеющими сталями, лучше свариваются. Они сохраняют прочность до более высоких температур, менее склонны к росту зерна при нагреве и не теряют пластичности при низких температурах. Хромоникелевые стали коррозионностойки в окислительных средах. Основным элементом является хром, никель только повышает коррозионную стойкость.

Для большей гомогенности хромоникелевые стали подвергают закалке с температуры 1050…1100oCв воде. При нагреве происходит растворение карбидов хрома в аустените. Выделение их из аустенита при закалке исключено, так как скорость охлаждения велика. Получают предел прочности σв = 500…600 МПа, и высокие характеристики пластичности, относительное удлинение δ = 35…45%.

Упрочняют аустенитные стали холодной пластической деформацией, что вызывает эффект наклепа. Предел текучести при этом может достигнуть значений 1000…1200 МПа, а предел прочности – 1200…1400 МПа.

Для уменьшения дефицитного никеля часть его заменяют марганцем (сталь 40Х14Г14Н3Т) или азотом (сталь 10Х20Н4АГ11).

Аустенитно-ферритные стали 12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т являются заменителями хромоникелевых сталей с целью экономии никеля. Свойства сталей зависят от соотношения ферритной и аустенитной фаз (оптимальные свойства получают при соотношении – Ф:А=1:1 ). Термическая обработка сталей включает закалку от температуры 1100…1150oC и отпуск-старение при температуре 500…750oC.

Аустенитно-ферритные стали не подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением: трещины могут возникать только на аустенитных участках, но ферритные участки задерживают их развитие. При комнатных температурах аустенитно-ферритные стали имеют твердость и прочность выше, а пластичность и ударную вязкость ниже, чем стали аустенитного класса.

Быстрорежущая сталь. Инструментальные быстрорежущие стали. Марки быстрорежущих сталей. Термообработка быстрорежущих сталей.Высокопрочные стали. Высокопрочные конструкционные стали. Получение высокопрочных сталей. Свойства высокопрочной стали. Мартенситно-стареющие стали.

Кроме нержавеющих сталей в промышленности применяют коррозионно-стойкие сплавы – это сплавы на никелевой основе. Сплавы типа хастеллой содержат до 80 % никеля, другим элементом является молибден в количестве до 15…30 %. Сплавы являются коррозионно-стойкими в особо агрессивных средах (кипящая фосфорная или соляная кислота), обладают высокими механическими свойствами. После термической обработки – закалки и старения при температуре 800oС – сплавы имеют предел прочности σв = 1200 МПа, и твердость HB ≈ 360. Недостатком является склонность к межкристаллической коррозии, поэтому содержание углерода в этих сплавах должно быть минимальным.

www.mtomd.info