ЖАРОПРОЧНЫЕ АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ

фото отсутствует

Основным преимуществом сталей аустенитного класса являются их высокие служебные характеристики (жаропрочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность.

Поэтому аустенитные жаропрочные стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в разных отраслях промышленности.

Жаропрочность - сопротивление стали разрушению при высокой температуре, зависящее не только от температуры, но и от времени. Механизм разрушения металла при высокотемпературном длительном нагружении имеет диффузионную природу и состоит в развитии дислокационной ползучести. Под действием температуры, времени, напряжений дислокации у барьеров, создавшие упрочнение, приходят в движение (совместно с облаком легируюших элементов и примесей) в результате взаимодействия с созданными нагревом подвижными вакансиями, которые обеспечивают их «переползание» в другие плоскости кристаллической решетки на границы зерен. Это приводит к разупрочнению, развитию локальной пластической деформации и охрупчиванию. Дислокации выходящие на границы зерен, создают микроступеньки и вызывают из-за соответствующего изменения размеров контактирующих зерен межзеренное проскальзывание, раскрывающее микроступеньки в поры и трещины, чему способствуют потоки вакансий. В этих условиях прочность и пластичность металла зависят от температуры и времени, т.е. от длительности нагружения. Для предотвращения ползучести жаропрочность повышают двумя основными способами: подвижности вакансий, созданием большого количества термостойких дисперсных включений-барьеров.

К жаропрочным сталям относят стали аустенитного класса на Cr-Ni  и Cr-Ni-Mn  основах с дополнительным легированием.

Условно эти стали подразделяются на три группы: гомогенные (однофазные) аустенитные стали, жаропрочность которых обеспечивается легированностью твердого раствора, стали с карбидным упрочнением и стали с интерметаллидным упрочнением.

В хромо – никелевых аустенитных сталях возможны следующие фазовые превращения:

  1. Образование карбидных, карбононитридных фаз и  фазы при нагреве в интервале 650 - 850;
  2. Растворение этих фаз при нагреве до более высоких температур 1100 – 12000С;
  3. Образование σ феррита при высокотемпературных нагревах;
  4. Образование α и ε мартенситных фаз при охлаждении и пластической деформации.

Аустенитные стали различают по виду упрочнения, обеспечивающего после соответствующей термообработки различный уровень механических свойств:

А) не упрочняемые стали σв = 20 -25 кгс/мм²;

Б) стали с упрочненным твердым раствором σв = 25-30 кгс/мм²;

В) стали с карбидным упрочнением σв = 30 -60 кгс/мм²;

Г) стали с интерметаллидным упрочнением σв =40 - 80 кгс/мм²;

В современной технике довольно широкое применение находят аустенитные стали с карбидным упрочнением. Эти стали обычно содержат несколько карбидообразующих элементов W, Mo, Ti, Nb, V  а такие В – для обеспечения наивысшей жаропрочности.

Из за высокого содержания ферритообразующих элементов содержания Ni повышают до 14%. Оптимальная структура получается после закалки от 1050 – 1200  в воде, масле или на воздухе для для растворения карбидных и интерметаллидных фаз в твердом растворе аустенита и получения после охлаждения однородного высоколегированного твердого раствора и старению при температурах 650 - 850 для выделения дисперсных фаз из твердого раствора, упрочняющих сталь.

При старении выделение упрочняющих карбидных фаз зависит от температуры. При понижении температуры старения (500 – 6500С) образуются высокодисперсные частицы фаз, сталь значительно упрочняется, но при этом снижается пластичность.

При высокой температуре (650 – 8500С происходит частичная коалесценция частиц фаз, уровень прочности несколько снижается, но возрастает пластичность стали и ее структура становится более устойчивой при эксплуатации.

Поэтому для аустенитных сталей применяют режим двойного или ступенчатого старения.

Литература:

  1. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1977.
  2. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.
  3. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. - М.: МИСИС, 1999. - 600 с.
0

[08.02.2018 15:59]

 

Теги:Жаропрочность, Сталь

Просмотров - 99