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

зированные титаном стали 00Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, Х18Н9Т, Х18Н10Т, Х18Н12Т, Х17Н13М2Т, 0Х17Н16МЗТ, Х17Н13МЗТ и ниобием 0Х18Н10Б, 00Х16Н15МЗБ, 0Х16Н15МЗБ и др. Стали этого типа отличаются различным содержанием углерода, влияющим на их коррозионную стойкость.

Низкоуглеродистая сталь используется в качестве электродной проволоки для сварки хромоникелевой стали. При содержании углерода до 0,0б7о сталь можно подвергать кратковременному нагреву в зоне температур 550-650° С без дополнительной термообработки. Хромоникелевые аустенитные стали щироко используются для аппаратуры в химической промышленности в виде печной арматуры, теплообменников, патрубков и коллекторов выхлопных систем.

Стали, стабилизированные титаном, используются в средах высокой агрессивности, а также для изделий, работающих при температурах до 600° С. Из них также изготовляется сварная аппаратура для авиационной и судостроительной промышленности.

Стабилизированные ниобием стали рекомендуются для использования в средах высокой агрессивности, а также как присадочный материал для сварки хромоникелевых сталей.

Хромоникелевые стали, стабилизированные титаном и содержащие молибден, применяются в специфических средах (кипящей сернистой, фосфорной, муравьиной и уксусной кислотах, сульфитном щелоке, горячем растворе белильной извести и т. п.).

Углерод в аустенитных хромоникелевых сталях находится в твердом растворе в виде фаз внедрения или в составе карбидов и карбонитридов различной степени дисперсности. Большинство исследователей считают, что при температурах до 500-600° С в стали растворяется не более 0,020% С; однако точно определить растворимость затруднительно вследствие низких значений скорости диффузии углерода и хрома.

Во время нагрева преимущественно выделяются карбиды хрома тина СггзСу- Аустенитные хромоникелевые стали типа 18-8 обычно имеют в структуре определенное количество феррита. Оно определяется конкретным соотношением элементов в пределах марки. С ростом содержания кремния, титана, ниобия, молибдена, алюминия, хрома количество феррита увеличивается,

Таблица 2

f Коэффициент эквивалентности основных легирующих элементов

Аустенитообразующие элементы

Ферритообразующие элементы

Алюминий Ванадий Титан Кремний . Ниобий . Молибден Тантал Вольфрам Хром . .

И 7,2 5,2 4,5 4,2 2,8 2,1 1

2,25

1,5 0,5 1,0

Сащихин Н. Н. Автореферат диссертации. Москва, 1962.

3,5 1,5 4,0 1,5 0,5 1,0

0,8 1,0

а при повышении концентрации углерода, марганца, никеля, меди, бора, азота снижается. Действие элементов неравнозначно.

В табл. 2 приведены данные различных авторов по влиянию различных элементов на фазовый состав хромоникелевых сталей.

Предложен ряд формул, учитывающих влияние гаммы элементов на фазовый состав стали. Так, для расчета количества никеля, необходимого для получения стали с полностью аустенитной структурой Пост и Эбер-

Ли [12] предложили формулу (содержание элементов в процентах):

o/„Ni= &Ь2:::-0,5Мп-35С+15.

Для сварочных операций и литого металла предложена следующая формула [8]:

% Ni = 1,1 (Сг+Мо+1,5Si+1,5Nb) - 0,5Мп - ЗОС - 8,2.

4- в JZ J6 20 2if 28 32 3S W Э/<д1/ва.1емт лропа °ЛСг-%о f,5-7oSl+0,5-%Nb

Рис. 8. Структурная диаграмма для нержавеющих хромоникелевых сталей в литом состоянии (диаграмма Шеффлера)

Фишманом [13] предложена эмпирическая зависимость балла феррита от состава стали 18-8:

Балл а-фазы = l,OSi -f 0,5Сг + l,64Ti - 10,86С - 0,29Ni -

- 0,08Mn-4,64.

Такие формулы не могут иметь всеобъемлющего характера, а пригодны лишь для конкретных условий производства. Кроме формул, для определения количества феррита пользуются номограммами.

Количество феррита в стали, помимо химического состава, зависит от температуры и условий затвердевания слитка. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены в разделе V.

Для определения класса стали удобно пользоваться структурными диаграммами. Одна из них, по данным [8], приведена на рис. 8.

Хромотжелевые стали после закалки на аустенит обладают высокими пластическими свойствами. С ростом содержания углерода (и азота ) повышаются механические свойства хромоникелевых сталей как в закаленном, так и в состаренном состоянии. При этом чем выше температура закалки сталей (950-1150° С), тем меньше их прочность и твердость и выше пластичность. При холодной деформации в зависимости от степени обжатия происходит значительный рост предела прочности, текучести и твердости, пластические свойства снижаются, но сохраняются на достаточно высоком уровне. При холодной деформации происходит также изменение магнитных свойств, связанных с превращением аустенита, особенно у низкоуглеродистой стали.

При нагреве стали происходит выделение карбидовГ которое начинается при 400-500°С и заметно проходит при 600--700° С. Наиболее интенсивно этот процесс идет при 800-900° С, а при более высоких температурах наряду с коагуляцией карбидов происходит обратный процесс перехода карбидов в твердый раствор. Эти процессы следует обязательно учитывать, так как они существенно влияют на меха1шческие и антикоррозионные свойства стали.

В присутствии титана и ниобия переход карбидов\ в твердый раствор происходит прн более высоких температурах.

Хромоникелевые окалиностойкие стали с повышенным содержанием хрома и никеля, а также с добавкой кремния и бора (Х23Н13, 0Х23Н18, Х23Н18, 1Х25Н25ТР, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР) применяются в виде литья, проката, поковок, листа, ленты и в виде сварочной проволоки для изготовления деталей, жаростойких изделий и аппаратуры, работающих при 800-1000° С.

Содержание углерода в деформируемых сталях, как правило, не превышает 0,20% (обычно 0,1-0,15%), в литых сталях оио может быть доведено до 0,50%.

Механические свойства этой группы сталей приведены в табл. 3.

По структуре эти стали могут быть аустенитнымп (например Х23Н18), аустенито-мартенситными и аусте-нито-ферритными (Х23Н13). Длительный нагрев этих сталей при 600-900° С приводит к снижению вязкости и пластичности, при этом происходит выделение о-фа-

SO 5i-

О и и я

я я о

сз сз OJ

га 5 О)

м * й

та та о

m ч я

и"

- СЗ

к си

<ц о

сз га й> ГО t-

2 «

та =

ё S щ

та сз

8°

" щ й

га сз га

а * и

га 03 о

- сз X «и

<u о S щ я

та та m с; ч

\б00

60 0

- 30 10

о 2

-4 6 8 10 12 lU /1икело, %

Рис. 9. Влияние никеля на изменение механических свойств 18%-ных хромистых сталей

зы. Присадка кремния к стали типа 25-20 увеличивает ее склонность к образованию ст-фазы при длительном нагреве при умеренных температурах с соответствующим снижением пластичности и вязкости стали.

Аустенито-мартеиситные нержавеющие стали (Х15Н9Ю, Х17Н7Ю, ЗХ13Н7С2) применяются в качестве конструкционного металла в самолетах и на транспорте.

Подавление эвтектоид-ного распада у-а, снижение температуры мартенситного превращения за счет ввода аустенито-образующих элементов (главным образом никеля) в 18%-ную хромистую сталь ведут к резкому изменению магнитных (фазовых) хг механических свойств стали (рис. 9) [7]. Наиболее сильное изменение свойств наблюдается при 7% Ni.

Механические и физические свойства этих сталей определяются количеством аустенита, перешедшего в мартенсит, и дополнительными процессами карбидного и интерметаллидного упрочения.

Высокие прочностные свойства стали переходного класса получают за счет применения специальных ре-жи.мов термической обработки: обработка холодом при -50-f-70°C (для полноты распада аустенита), старение при 500-550° С и наклеп в холодном состоянии.

Из-за резкого изменения свойств в зависимости от химического состава (это влияние связано с резким изменением фазового состава) выплавка и передел указанных сталей имеют ряд существенных особенностей, которые будут рассмотрены ниже.

Аустенито-ферритные стали (0Х21Н5Т, Х21Н5Т, 0Х21Н6М2Т, 0Х20Н14С2, Х20Н14С2 и др.) имеют повышенные прочностные свойства после закалки с 1000- 1150° С и меньшую пластичность и вязкость по сравнению с аустенитными сталями.

Прочность и твердость могут быть повышены за счет старения при 500-750° С. Свойства аустенито-феррит-