Основные свойства высоколегированных сталей.

План

1. Основные свойства высоколегированных сталей.

2. Стали со специальными свойствами.

3. Список использованной литературы

Основные свойства высоколегированных сталей.

Высоколегированные стали и сплавы являются важнейшими материалами, широко применяемыми в химическом, нефтяном, энергетическом машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления конструкций, работающих в широком диапазоне температур. Благодаря высоким механическим свойствам при отрицательных температурах высоколегированные стали, и сплавы применяют в ряде случаев и как хладостойкие.

Высоколегированные стали, и сплавы классифицируют (условно) по:

• свойствам:

коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы;

жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.

• структурному классу:

аустенитно-ферритные стали;

аустенитно-мартенситные стали;

аустенитные стали и сплавы.

• по элементам легирования: хромистые стали и сплавы;

хромоникелевые стали и сплавы;

хромомарганцевые стали и сплавы.

Наибольшее распространение, в силу своих свойств, в машиностроении получили высоколегированные аустенитные стали. Высоколегированными аустенитными сталями считают сплавы на основе железа, легированные различными элементами в количестве до 55%, в которых содержание основных легирующих элементов — хрома и никеля обычно не ниже 18% и 8% соответственно. К аустенитным сплавам относят железоникелевые сплавы с содержанием железа и никеля более 65% при отношении никеля к железу 1:1,5 и никелевые сплавы с содержанием никеля не менее 55%. Соответствующий подбор легирующих элементов определяет свойства и основное служебное назначение этих сталей и сплавов.

Характерным отличием коррозионно-стойких сталей является пониженное содержание углерода (не более 0,12%). При соответствующем легировании и термической обработке стали обладают высокой коррозионной стойкостью при 20° С и более высокой температуре как в газовой среде, так и в водных растворах кислот, щелочей и в жидкометаллических средах.

К жаропрочным относятся стали и сплавы, обладающие высокими механическими свойствами при повышенных температурах и способностью выдерживать нагрузки при нагреве в течение длительного времени. Для придания этих свойств стали, и сплавы легируют элементами-упрочнителями — молибденом и вольфрамом (до 7% каждого). Важной легирующей присадкой, вводимой в некоторые стали и сплавы, является бор, способствующий измельчению зерна.
Жаростойкие стали, и сплавы обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах до 1100—1150 0С. Обычно их используют для слабонагруженных деталей (нагревательные элементы, печная арматура, газопроводные системы и т. д.). Высокая окалиностойкость этих сталей и сплавов достигается легированием алюминием (до 2,5%) и кремнием, способствующими созданию прочных и плотных окислов на поверхности деталей, предохраняющих основной металл от контакта с газовой средой.

После соответствующей термической обработки [закалка (нагрев до 1150оС, охлаждение в воде)+ стабилизирующий отпуск (нагрев до 850оС, охлаждение на воздухе до комнатной температуры)] высоколегированные стали и сплавы обладают высокими прочностными и пластическими свойствами. В отличие от углеродистых, эти стали при закалке приобретают повышенные пластические свойства. Структуры высоколегированных сталей разнообразны и зависят не только от их состава, но и от режимов термической обработки, степени пластической деформации и других факторов.

Введение достаточного количества никеля в 18%-ную хромистую сталь переводит ее в аустенитное состояние во всем диапазоне температур, что обеспечивает лучшие механические свойства, меньшую склонность к росту зерна, а также делает сталь более коррозионностойкой и не хладоломкой.
Аустенитное состояние сплавов 18% Cr и 8-15% Ni в зависимости от структуры химического состава сплава может быть устойчивым и неустойчивым. Элементы химического состава сплава можно разделить на:

• способствующие превращению γ-фазы железа в ά-фазу (ферритообразующие)
• препятствующие этому превращению (аустенитообразующие).

К аустенитообразующим элементам, т.е. действующим аналогично никелю, относятся углерод, азот и марганец. К ферритообразующим, влияющим подобно хрому, - молибден, вольфрам, титан, ниобий, тантал, кремний. Влияние каждого элемента приведено к влиянию хрома и никеля через соответствующие коэффициенты. Так, углерод, как аустенитообразующий элемент, влияет в 30 раз сильнее никеля, а ниобий- в два раза слабее хрома.

Используя приведенные зависимости, можно легко убедится в том, что наиболее распространенные, так называемые «пищевые», промышленные хромоникелевые стали: 08-12Х18Н10Т, 08-12Х18Н9 относятся к неустойчивым аустенитам, т.к. попадают практически точно на линию границы разделяющей аустенитные стали с аустенитно-мартенситными. Это подтверждается и практикой работы с этими сталями. Стоит изменить температурный диапазон охлаждения после термической обработки этих сталей и привести его в зону отрицательных температур или подвергнуть сталь пластической деформации при комнатной температуре, все это приведет к образованию в стали мартенсита и сталь станет аустенитно-мартенситной. Это сразу сказывается на магнитных свойствах стали, поскольку аустенитно-мартенситные стали обладают некоторым магнитным эффектом, с чем часто связаны конфликтные ситуации при приемке «пищевой нержавейки» на складах предприятий работниками бюро входного контроля, уверенных в том, что «нержавейка немагнитна».

Дата добавления: 2015-07-08