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

пых сталей зависят от соотношения фаз и процессов, протекающих в них. Соотношение фаз в свою очередь определяется температурой термообработки и изменением химического состава даже в пределах марки. Если прочностные свойства с ростом феррита возрастают, то жаропрочные снижаются. Аустенито-ферритные стали склонны к охрупчиванию при нагреве в интервале выделения а-фазы и при длительной выдержке при 475° С, при этом наличие феррита ускоряет процессы охрупчи-вания. Наличие обособленных фаз (а+у) приводит к большей анизотропии свойств в прокате. Двухфазные стали деформируются гораздо хуже однофазных.

После термической обработки наиболее распространенная сталь 1Х21Н5Т имеет предел прочности 685-833 Мн1м (70-85 кГ1мм), предел текучести 510-587 Мн1м (52-60 кГ/мм), удлинение 22- 32%.

3. ХРОМОМАРГАНЦЕВЫЕ И ХРОМОМАРГАНЦЕВОНИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ

Нержавеющие стали, в которых никель был полностью или частично заменен другим аустенитообра-зующим элементом - марганцем, нашли свое применение в областях, где предъявлялись к металлу повышенные требования по истираемости, а также там, где важную роль играют вопросы прочности металла. Применение марганца позволяет вводить в сталь в весьма больших количествах азот. В связи с меньшей эффективностью марганца (как аустенитообразующего элемента), чем никеля, он должен вводиться в сталь в больших количествах (почти в два раза). В зависимости от состава, структуры и свойств эти стали подразделяются на несколько подгрупп:

а) аустенитные стали с 12-14% Сг и различным содержанием марганца и никеля;

б) аустенитные стали с 17-19% Сг, различным содержанием марганца и никеля с добавкой азота;

в) аустенито-мартенситные стали с 12-18% Сг и присадками марганца н никеля;

г) аустенито-ферритные стали с 16-18% Сг с различным содержанием марганца.

Положение фазовых областей в системе железо - хром - марганец -никель для медленно охлажденных сплавов приведено на рис. 10 [17].

При содержании в хромомарганцевой стали свыше 15% Сг для получения аустенитпой структуры наряду с марганцем нужно вводить никель. При увеличении содержания никеля в стали аустенитная область значительно расширяется, а при увеличении содержания марганца более 6% (при 15-20% Сг) наблюдается небольшое сужение аустенитпой области.

Одна из распространенных нержавеющих хромомар-ганцевоникелевых сталей 2Х13Н4Г9 обладает в исходном состоянии после закалки на аустенит более высокими механическими свойствами, чем сталь 18-8, и используется в виде холоднокатаной ленты для изготовления высокопрочных и легких конструкций с соединениями точечной или роликовой сварки. Изменение механических свойств этой марки стали в зависимости от температуры испытания приведено на рис. II [7].

Аустенитная .сталь Х14Г14НЗТ имеет повышенную прочность и пластичность, не склонна к межкристаллитной коррозии и применяется в химической промышленности и кислородном машиностроении. Сталь Х13Г15НЗ нашла применение в бытовом машиностроении как заменитель стали Х18Н10Т.

В последние годы получили распространение хромомарганцевоникелевые стали с азотом типа 17-8-4-N, которые применяются в качестве коррозионностойкого, а также нержавеющего и теплостойкого материала для высокопрочных конструкций.

Наличие марганца, как указывалось выше, увеличивает растворимость азота, а последний, внедряясь в решетку аустенита, способствует его упрочнению, а также повышает его стабильность как аустенитообразующий элемент. Механические свойства этих сталей зависят от структуры и содержания марганца. При содержании азота около 0,25% прочность повышается, а пластичность снижается. Повышение содержания марганца увеличивает ударную вязкость при температурах глубокого холода.

Для изделий, подвергаемых сварке, желательно иметь низкое содержание углерода (0,03-0,05%) и строго контролировать процесс во избежание появления в сварных соединениях склонности к межкристаллитной

Рис. 10. Положение фазовых областей в системе железо - хром - марганец - никель для медленно охлажденных сплавов

200 20

•=50

woo wo

\ 60060

200 "го

100 600 Телг:ерйгт>ура, "С а

200 160

80 * ио О

201 О

2060080010001200 § Теппература "С

Рис. И. Изменение механических свойств стали 2Х13Н4Г9, закаленной с 1150° С в воде (а) и горячекатаной (6), в зависимости от температуры испытания

коррозии. Колебание химического состава в пределах марки заметно влияет на механические свойства, поэтому важным является получение оптимальных соотноше-тш элементов.

Хромомарганцевоникелевые стали с азотом и хромоникелевые стали типа 18-8 обладают при высоких температурах примерно одинаковыми механическими свойствами. Для специальных целей получили применение стали этого класса с повышенным содержанием азота (0,5 и 0,8%).

Сталь марок 0Х18Н5Г12АБ и 0Х20Н4АГ10 с 0,5% N после закалки с 950-1050° С в воде или на воздухе или без термообработки имеет предел прочности 685 Mhjm (70 кГ/мм), предел текучести 490 Мн/м (50 кГ/мм), относительное удлинение 30%, относительное сужение 40%, ударную вязкость 0,98 Мн/м (10 кГ-м/см). •

Вопросы металловедения хромомарганцевых сталей и сталей с азотом подробно изложены в работах [15-17],

Глава III ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Физические свойства нержавеющих сталей следует учитывать не только при конструировании изделий из них, но и при разработке технологии их производства. Особенно большая потребность в изучении этих свойств возникла у металлургов с появлением новых способов выплавки стали: электрошлакового, вакуумно-дугового и электроннолучевого переплава.

Конкретные значения основных физических свойств нержавеющей, кислотоупорной и жаростойкой стали наиболее распространенных марок приведены но данным [7] с дополнениями в табл. 4.

Общие вопросы металловедения нержавеющих сталей весьма полно освещены в монографиях Г5-7, 18-20].

3-27

Таблица 4

Физические свойства хромистых, хромоникелевых и ,\

и окалиносю

омомарганцевых нержавеющих, коррозионностойких йких сталей

Марки стали поТОСТу

Х5М (ЭХ5М)*1

Х6СЮ (ЭИ428) 4Х9С2 (Х9С2, ЭСХ8)

4Х10С2М (Х10С2М,

ЭИ107)

1X13 (ЭЖ1)

2X13 (ЭЖ2)

3X13 (ЭЖЗ)

4X13 (ЭЖ4) 1Х13НЗ

1Х17Н2 (ЭИ268) 2Х17Н2

9X18 (Х18, ЭИ229) 1Х12Н2ВМФ (ЭИ961) 1Х11МФ (15Х11МФ)

7,75

7,7 7,63

7,62

7,74

7,76

7,68

7,7 7,75

7,75

7,75

7,75

,<и Щ

Теплоемкость, С

Электросоп леиме, р

ротив-

1515-1540

1480

1500- 470

1515- 1540

1490

1500

1500

50- 100 800- 850

20- 500 20- 600

50- 100 400-500

О- 100

О- 100

20- 100

0,481 0,490

0,115 0,117

0,473 0,516

0,549 0,574

0,473 0,654

0,461

0,461 0,481

0,481 0,481

20 20

0,113 0,123

0,131 0,137

0,113 0,156

0,11

0,11 0,115

0,115 0,115

0,4,) 0,70

20 0,5(

20 500

20 500

700 20

900 20

1,10

0,64 0,97

0,52 0,93

0,59

1,08 0,78

0,72

1,17 0,72

0,60

Коэффициент линейного расшм-рения

при t,

а-10»

0,43 0,70

0,50 1,10

0,64 0,97

0,52 0,93

0,59

1,08 0,78

0,72

1,17 0,72

0,60

0-100

20-100

20-100 20-800

20-100 0-800

20-100

0-100 0-500

0-100 0-500

25-100

0-100

20-100

20-700

20-100 400-500

20-100 20-800 20-100 500-600 20-550

10,7

11,5

11,1 14,0

10,0 11,0

11,0

10,1 11,8

11,7 10,3

10,0

10,3

11,0

10,3 12,4

10,4 11,8 11,0 13,3 11,5

Теплопроводность \

100 800

20 300

Модуль упругости В

100 500

700 100

20 500

22,6

18,8 22,2

19,6 21,8

25,0

20 700

22,2 26,3

25,0 25,4

28,8

28,0 20,9

20,9

29,7

20,9 24,2

0,054

0,045 0,053

0,047 0,052

0,060

20 500

20,6

21,8 19,1

0,053 0,063

0,060 0,061

0,069

0,067 0,050

0,050

0,071

0,050 0,058

20,9 28,8

0,05 0,069

20 500

20 500

20 700

20 500

219 180

219 182

215 145

206 147

22,3 18,4

22,3 18,5

21,9 14,8

с 5 к

S н в

<ц к <и

Ь я ч

800 850

700-750

750-800

750-800 830 750 750

* 35