ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химический состав и механические свойства из "Технология изготовления химической аппаратуры из нержавеющей стали" Нержавеющие хромоникелевые стали типа 18-6 относятся к немагнитным сталям с аустеннтной структурой. Характерной особенностью сталей этого типа является сочетание в них высокой пластичности и хорошей механической прочности с высокой кор-розиодной стойкостью. Предел прочности после термической обработки для этих сталей составляет 56—75 кг мм , удлинение 45— 55% и твёрдость Нв = 130—200 при сравнительно низком пределе текучести 25—40 кг/мм . [c.5] По химическому составу стали типа 18-8 являются сложными они состоят из основных химических элементов углерода, хрома, никеля II железа. Изучение превращений, совершающихся в сталях этого типа, затрудняется сложностью их химического состава, вследствие чего построение единой диаграммы для всех сплавов этого типа не представляется возможным. [c.5] Для построения диаграммы состояния учитываются четыре переменных хром, никель, углерод н температура прн условии, что железо на диаграмму состояния не наносится. Единственным методом для изучения этих сплавов является метод построения разрезов диаграммы состояния для наиболее типичных сплавов при постоянном содержании хрома и никеля и переменном содержании углерода и температуры. [c.5] Безуглеродистый сплав с содержанием 18% хрома состоит из однофазного твёрдого раствора хромистого феррита, представляющего собой твёрдый раствор хрома в пентрированно-кубической решётке железа. Такая структура однофазного феррита наход[1ТСЯ в равновесном состоянии при всех температурах—от комнатной до 1400°. Введение никеля в этот сплав приводит к образованию твёрдого раствора. хромоникелевого аустенита. Структура такого сплава будет двухфазной, состоящей нз твёрдого раствора феррита и аустенита. На фиг. 1 приведена диаграмма безуглеродистых сплавов с содержанием 18% хрома и переменным содержанием никеля. Эта диаграмма показывает изменение соотношения между фазами феррита и аустенита при переменном содержании никеля. [c.5] Как видно из фиг. 1, устойчивость аустенита во всех случаях сохраняется только при высоких температурах. Б аустенитной структуре такого сплава при охлаждении происходят фазовые превращения, при которых часть аустенита превращается в феррит. Прй охлажденп И до комнатной температуры эти превращения могут быть либо полными, либо частичными это обусловливается содержанием никеля в сплаве. Медленное охлаждение аустенитной структуры сплава в равновесном состоянии пр[ комнатной температуре приводит к структуре, состоящей из феррита или из феррита и аустенита. [c.6] Наиболее важным элементом является углерод, незначительное содержание которого оказывает большое влияние на фазовые превраш,еиня в структуре стали. [c.7] Диаграмма состояния хромоникелевых сталей типа 18-8. [c.8] Ниже линии 8Е сталь будет состоять из структуры аустенита и карбидов. При дальнейшем медленном охлаждении из аустенита будет выделяться структурная составляющая феррит. Присутствие ферритной фазы в аустените наблюдается в виде вытянутых, пересекающих зёрна аустенита волокон (фиг. 5). На фиг. 4 превращению аустенита в феррит соответствует линия 8К, ниже которой структура стали будет состоять из аустенита, феррита и карбидов. В данном случае феррита будет тем больше, чем меньше в стали содержание углерода. Это объясняется тем, что углерод принадлежит к элементам, повышающим стабильность аустенитной структуры. Поэтому увеличение содержания углерода в стали типа 18-8 расширяет область существования аустенита и уменьшает количество феррита. [c.8] Таким o6pa30jM, медленное охлаждение стали, содержащей 0,1% углерода, приводит к образованию сложных карбидов и распаду аустенита на аустенит и феррит. Быстрое охлаждение стали с высоких температур приводит к получению чисто аустенитной структуры. В этом случае, в результате быстрого перехода через линию насыщения аустенита углеродом до линии SK, карбиды не успевают выделиться, и пересыщенный твёрдый раствор аустенита можно зафиксировать без наличия карбидов. Такой вид термической обработки, при которой в структуре исключается наличие карбидов и быстрым охлаждением фиксируется пересыщенный твёрдый раствор хромоникелевого аустенита для стали типа 18-8, называется закалкой. При низких температурах, ввиду очень малой диффузии углерода и хрома, не наблюдается выделения карбидов нз твёрдого раствора, и пересыщенный твёрдый раствор аустенита является устойчивым. Эта устойчивость аустенита наблюдается при нагреве до температуры 500°, выше которой наблюдается выделение карбидов. Процесс выделения карбидов при нагреве происходит до температуры 850°, соответствующей линии SE. [c.9] Из диаграммы, приведённой на фиг. 4, видно, что для стали с содержанием углерода не более 0,04% нагрев до температуры 500—850° не вызывает выпадения карбидов. С увеличением содержания углерода более 0,04% наблюдается выпадение карбидов. При этом количество выпавших карбидов будет тем больше, чем больше углерода в стали. [c.9] Состояние пластичности для аустенитных хромоникелевых сталей неодинаково при различных температурах. При комнатных температурах они и.меют максимальную пластичность. С повышением температуры пластичность этих сталей снижается. Максимальное снижение пластичности наблюдается в области температур 500—850°. При нагреве до этих температур стали обнаруживают х )упкость, которая присуща лишь данной температу ре нагрева. Эта хрупкость может быть выявлена лишь при проведении испытания стали, нагретой до температуры, соответствующей хрупкой области. В этих сталях, нагретых до температуры 500—850° и подвергнутых длительной выдержке, после охлаждения не обнаруживается хрупкости в процессе испытания. [c.10] Устранения хрупкости стали типа 18-8 достигают после закалки с высоких температур. При этом п1нима,тьное количество выделившихся карбидов приводит к получению минимальной твёрдости и максимальной пластичности. [c.10] Условие термической обработки в сильной степени влияет на изменение механических свойств хромоникелевых аустенитных сталей. На фиг. 6 приведены построенные характеристики (по данным Химушина) механических свойств сталей т(ша 18-8 с различным содержанием углерода в зависимости от условий термической обработки. Как видно из этих диаграмм, при всех случаях нагрева и последующей закалки наблюдается снил-сение предела прочности, предела текучести и твёрдости. При этом скорость снижения значений предела прочности и твёрдости примерно одинакова и не обнаруживает характерной зависимости от содержания углерода в стали. Более замедлённое снижение предела текучести обнаруживается с увеличением температуры закалки. Одновременно с сильным падением твёрдости наблюдается увеличение относительного удлинения. [c.10] Изложенные вьш1е характерные свойства нержавеющих сталей типа 18-8 обусловливают применение особой технологии при их обработке. [c.12] Все хромоникелевые стали типа 18-8 имеют в своём составе 16—20% хрома и 8—14% никелл. В табл. 1 приведён химический состав таких сталей, получивших широкое промышленное применение для изготовления химической аппарату ры. [c.12] В зависимости от содержания химических элементов все стали, приведённые в табл. 1, могут быть разделены на две группы 1) стали без специальных присадок 2) стали со специальными присадками. [c.12] К первой группе относятся стали ЯО, Я1 и Я2. Ко второй группе относятся остальные марки сталей, имеющие присадки титана, ниобия. молибдена и молибдена с титаном или ниобием. [c.12] Все марки сталей (табл. 1) характеризуются низким содержанием углерода от 0,07 до 0,25 % . Более высокое содержание углерода отрицательно влияет на поведение сталей при сварке и при нагревах, вызывая склонность к межкристаллитной коррозии. [c.12] Вернуться к основной статье