Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

сравнительно не высоко и не превышает 6,5 сл/ЮО г. В последующие периоды плавки содержание водорода резко возрастает, увеличиваясь примерно до 10,0- 13,0 o«3/100 г.

При этом на первых двух плавках особенно резко увеличивалось содержание водорода в процессе раскисления первого шлака, а па последней - за время рафинирования и проплавления ферротитана. Такой характер изменения содержания водорода в металле, очевидно, обусловлен присадками больших количеств извести в начале периодов раскисления первого шлака, рафинирования и проплавления ферротитана.

Изменение содержания азота (рис. 51) за период продувки ванны кислородом определяется количеством его в технологическом кислороде, темпом продувки и исходным содержанием в металле. Сразу же после присадки феррохрома содержание азота в металле резко увеличивается. В процессе рафинирования количество азота, как правило, уменьшается, причем особенно резко после присадки ферротитана.

Глава VII

ВЫПЛАВКА НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ С УГЛЕРОДОМ до 0.03%

1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ.

ЕЕ СВОЙСТВА

За последние десятилетия иизкоуглеродистые нержавеющие кислотостойкие и коррозионностонкие стали получили весьма широкое применение во всех отраслях промышленности.

Нержавеющая сталь, кроме высокой коррозионной стойкости, в различных агрессивных средах должна обладать еще и необходимыми механическими свойствами, хорошей свариваемостью и достаточно высокой пластичностью и прочностью сварных швов. Наиболее жесткие требования предъявляются к стойкости ее против межкристаллитной коррозии, как наиболее опасному виду коррозионного разрушения.

Высокая стойкость нержавеющей стали в окислительных средах на основе теории пассивации объясняется

образованием тонкой окисной пленки хрома и адсорбированного слоя кислорода [85-87].

Дальнейшее увеличение химической стойкости стали в агрессивных средах, а также сообщение нержавеющей стали повышенной стойкости в некоторых новых средах может быть достигнуто путем повышения содержания хрома до 28-30%. Однако увеличение хрома до

12,5(1)

1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 Cr/Ni

Рис. 52. Влияние отношения Cr/Ni на магнитную проницаемость стали XI8HI0T (401

-(разаЮО 80 60 йО гО ОХ лфаза О го ио 60 80 100%

Рис. 53. Влияние соотношения V-a-фаз на пластичность стали в горячем состоянии

указанных пределов ухудшает технологические свойства стали. Объясняется это тем, что хром, будучи феррито-образующим элементом, вызывает в нержавеющей стали типа Х18Н10Т, относящейся к аустенитному классу, появление в аустенитной структуре стали ферритной составляющей. Об этом свидетельствует повышение магнитных свойств металла (рис. 52), обусловленное ростом магнитной составляющей а-фазы. Значительные количества ее в структуре затрудняют процессы горячен механической обработки, понижая пластичность металла и вызывая рванины.

А. А. Бабаков схематически представил (рис. 53) влияние а-фазы на деформируемость аустенитной нержавеющей сталн 1Х18Н9Т в горячем состоянии. Из рисунка следует, что при изменении содерлония а-фазы от О до 20% наблюдается постепенное уменьшение пластич-

ности. Более высокое содержание а-фазы ведет к резкому ухудшению пластичности, провалу пластических свойств металла и образованию в процессе горячей прокатки больших рванин.

Одной из причин образования подобного рода дефектов является различная сопротивляемость деформации аустенита и феррита. Значение относительного удлинения ферритной фазы при высоких температурах намного превышает 100%, в то время как для аустенитпой составляющей при этих условиях оно редко достигает 60-70%.

Выше указывалось, что хром и хромистые стали неустойчивы против действия серной и соляной кислот. Для противодействия коррозии в средах, являющихся по своему химическому характеру восстановителями, а не окислителями, в сталь вводится никель. Никель обладает повышенной стойкостью к действию, например, серной кислоты невысоких концентраций; это свойство его проявляется и в сплавах железа с никелем.

Работами А. А. Бабакова и Е. В. Зотовой [88] установлено, что в растворах 20%-ной серной кислоты коррозионная стойкость металла заметно увеличивается при введении 13,5% N1 и резко повышается при введении до 27% Ni. Дальнейшее повышение содержания никеля на коррозионную стойкость сплава заметно не влияет. На рис. 54 приведены кривые, характеризующие коррозионную стойкость железоникелевых сплавов в серной кислоте.

Введение никеля в хромистые стали позволяет получать аустенитные стали, которые лишены недостатков, свойственных ферритным сталям (склонность к хрупкости и недостаток прочности).

Важным преимуществом хромоникелевых сталей является также их хорошая свариваемость и отсутствие в них закалочной хрупкости.

Никель как элемент, образующий у-фазу (рис. 55), увеличивает область стабильности аустенита. Результат совместного воздействия хрома, расширяющего а-область и сужающего у-область, и никеля, расширяющего у-об-ласть и сужающего а-область па свойства нержавеющей стали определяется количественным соотношением этих двух элементов.

Влияние никеля хорошо выявляется при сравнительном изучении сталей с постоянным содержанием хрома и возрастающим содержанием никеля. На рис. 56 изобра-

& 20

Ni, %

Рис 54 Коррозия железоникелевых сплавов в НгЗО) прн температуре 60° С, продолжительность испытания 100 ч (по данным различных плавок)

7600

1500 1400

1000 X

770 600

40 60

/V/, %

Рис. 55. Диаграмма состояния системы железо - никель

жепы участки диаграмм состояний сталей с 187о Сг и различным содержанием никеля.

Прн выплавке стали нередко прибегают к повышению содержания никеля ближе к верхнему пределу. Это уве-

1600

/иоо

tZOO

Ofi 0.7o a

1600 1Ш

1200 WOO 300 600

/600

/uoo

N /200

1000

1600

1Ш N

1200

/ООО

/2%iVi

0,i>

" г

Рис. ЪЪ. Диаграмма состояния стали, содержащей 18% Сг, 0-1,0% С

и разное количество никеля;

а - 27о; б - 4%; о - 8%; г - 12%

лнчнвает стабильность аустенита. Сталь нри этом становится более пластичной и менее упрочняется при холодной нагартовке. Повышение содержания никеля уменьшает предел прочности, но увеличивает относительное удлинение не только в закаленном состоянии, но также и после холодной деформации.

Заводской практикой показано, что на пластичность нержавеющей стали Х18Н10Т при горячей прокатке оказывает большое влияние отношение содержания хрома к содержанию никеля. Для установления этого соотношения были взяты текущие плавки за определенный период и разделены на девять групп в зависимости от величины отношения хрома к никелю. Для каждой группы

Рис. 57. Влияние величины отношения хрома к никелю на разбраковку слябов по плене;

/ - хорошие слябы; 2 - плохие; 3 - удовлетворительные

Cr/Ni

плавок было подсчитано количество металла, рассортированного по качеству поверхности слябов, определяемому наличием плен (рис. 57). На рис. 57 видно, что по мере возрастания величины отношения хрома к никелю ухудшаются результаты разбраковки слябов данных плавок. Значительное снижение процента хороших плавок, не имеющих на слябах плен, начинается с отноше пня Cr/Ni более 1,84. При этом было установлено, что для получения хорошего качества листа необходимо иметь содержание никеля 10%, а отношение хрома к никелю <1,8.

Исследование микроструктуры производилось на образцах, вырезанных из темплетов слябов и из листа у новерхности. Усредненное количество ферритной фазы (в баллах) в зависимости от отношения содержа!Шй хрома к содержанию никеля представлено ниже:

Отношение..... 1,60-1,69 1,70-1,79

Ферритная фаза, балл:

сляб...... 1 1,5

лист...... 1 2