Карбид титана и карбид ниобия

Разновидностью межкристаллитной коррозии металлов является ножевая коррозия (рис. 3. 2з) — коррозия местного вида, возникающая в сварных конструкциях в очень узкой зоне на границе сварной шов — основной металл при сварке хромоникелевых сталей с повышенным содержанием углерода, даже легированных титаном или ниобием. В узкой околошовной зоне перегретого почти до расплавления металла (порядка 1300° С и выше) растворяются карбиды титана или хрома. При последующем быстром охлаждении (при контакте с ненагретым металлом) этой зоны карбиды титана или ниобия не успевают выделиться вновь и углерод остается в твердом растворе. Последующее достаточно длительное пребывание этой зоны при температурах 600—750° С, например, при сварке двухсторонним швом, приводит [c.424]

Легирование титаном или ниобием. Легирование аустенитных сплавов небольшими количествами элементов, обладающих большим сродством к углероду, чем хром, предотвращает диффузию углерода к границам зерен. Уже имеющийся здесь углерод взаимодействует с титаном или ниобием, а не с хромом. Сплавы такого рода называют стабилизированными (например, марки 321, 347, 348). Они не проявляют заметной склонности к межкристаллитной коррозии после сварки или нагрева до температур сенсибилизации. Наилучшей стойкости к межкристаллитной коррозии при нагреве сплава до температур, близких к 675 °С, достигают в результате предварительной стабилизирующей термической обработки в течение нескольких часов при 900 °С [14, 19]. Эта обработка эффективно способствует переходу имеющегося углерода в стабильные карбиды при температурах, при которых растворимость углерода в сплаве ниже, чем при обычно более высокой температуре закалки. [c.307]

Имеется два метода термической обработки для предупреждения МКК — закалка, обеспечивающая полное растворение карбидов хрома или уменьшение влияния сегрегирующих примесей и стабилизирующий отжиг. Для большинства аустенитных сталей обычно принят режим закалки, состоящий в быстром охлаждении (в воде или на воздухе) после нагрева при 1020—1060 °С. Для низкоуглеродистых сталей, особенно в присутствии добавок бора и для молибденсодержащих сталей, предназначенных для работы в окислительных средах, температура закалки должна быть повышена [1.361. Стабилизирующий отжиг проводится обычно в интервале 850—950 °С при продолжительности 2—4 ч. Наиболее эффективен стабилизирующий отжиг для сталей с титаном или ниобием. В этом случае в процессе стабилизирующего отжига происходит более полное связывание углерода стабилизирующими добавками, а также образование крупных разобщенных карбидов хрома. При последующем провоцирующем нагреве не происходит опасное образование пограничных карбидов и МКК отсутствует. Стабилизирующий отжиг применим для повышения стойкости против МКК и нестабилизированных сталей, однако полное устранение склонности к МКК в этом случае невозможно из-за сохранения значительного пересыщения твердого раствора углеродом. Следует иметь в виду, что при стабилизирующем отжиге могут повышаться прочностные свойства и снижаться пластичность стали, а также могут образовываться избыточные фазы (например, сг-фаза), снижающие стойкость, особенно в окислительных средах. [c.70]

При воздействии на нержавеющие стали температур в опасном интервале от 450 до 800°С они становятся склонными к межкристаллитной коррозии (МКК). Одним из наиболее эффективных и широко применяемых методов защиты от МКК является легирование стали сильными карбидообразующими элементами, такими, как титан и ниобий. Эти элементы связывают углерод в прочные карбиды, тем самым предотвращая образование карбидов хрома и обеспечивая достаточную концентрацию хрома в твердом растворе. Содержание титана принимают равным Т1 = 5 (С—0,02) /о, ниобия ЫЬ=10 (С—0,02)%, где 0,02%—максимальное содержание углерода, при котором сохраняется стойкость стали против МКК. Однако верхний предел содержания титана в аустенитных сталях не должен превышать 0,8% во избежание образования феррита. Преимуществом ниобия перед титаном является более высокая устойчивость его карбидов к растворению при повышении температуры закалки и к выгоранию при сварке, однако ниобий придает сталям склонность к горячим трещинам при сварке. [c.44]

Влияние титана, ниобия, тантала. Один из распространенных способов предотвращения МКК — легирование коррозионностойких сталей карбидообразующими элементами. Наиболее устойчивые карбиды образуют титан и ниобий, а также тантал, но чаще используется стабилизация титаном и ниобием. В соответствии со стехиометрической формулой карбидов титана и ниобия для связывания углерода рекомендуется вводить титан в 5-кратном, а ниобий — в 8—11-кратном количестве по отношению к углероду. Фактическое необходимое количество титана или ниобия определяется конкретным составом стали, принятым режимом термической обработки и условиями эксплуатации (среда, температура) [1.27, с. 56—58 с. 86—90 127—133]. Специальные карбиды Ti и Nb не являются полностью нерастворимыми, их растворимость зависит от степени стабилизации, но температура их растворения значительно выше температуры растворе- [c.62]

BOM к углероду, чем хром (титаном, ниобием), позволяет значительно уменьшить их склонность к МКК и даже полностью ее предотвратить. Содержание титана н ниобия в стали относительно количества имеющегося в ней углерода должно быть достаточным для того, чтобы связать весь избыток последнего. В первом приближении содержание титана (в %) должно не менее чем в 6 раз превышать содержание углерода содержание ниобия — не менее чем в 10 раз. В сталях, содержащих титан или ниобий, после выдержки при температуре 900 °С образуются устойчивые выделения карбидов этих металлов. Такие стали можно подвергать нагреву, не боясь появления у них склонности к межкристаллитной коррозии. [c.447]

При сварке хромистых сталей происходит выделение по границам зерен металла карбидов хрома, затрудняющих сварку и вызывающих межкристаллическую коррозию в шве. Поэтому в состав нержавеющих сталей вводится титан и ниобий, которые препятствуют образованию карбидов хрома, обеспечивают хорошую свариваемость стали и после сварки исключают необходимость термической обработки швов. [c.133]

Элементы ЫЬ и Т1 вводят в сплав для повышения стойкости к сенсибилизации, поскольку они образуют карбиды. Однако присутствие таких добавок уменьшает стойкость против КР в хлоридных средах [66, 67, 81, 82, 89]. Установлено [94], что в малых количествах как ниобий, так и титан уменьшают ЭДУ нержавеющей стали. В то время как малые добавки титана снижают стойкость против КР [81, 82, 87], введение 2% Ti дало положительный эффект [91]. Таким образом, может существовать некоторое значение его концентрации, при котором стойкость против КР достигает минимума. Как и в случае кремния, положительное влияние больших добавок титана может быть связано со стабилизацией б-феррита. В работах [66, 91] для объяснения положительного влияния больших добавок Т1, 51, V и А1 предполагается, что уже 5%-ная объемная доля б-феррита способна вызывать притупление трещин, распространяющихся в аустените. Этот вопрос будет рассматриваться в дальнейшем, а здесь еще раз следует отметить, что титан и ниобий в таких количествах, которые заведомо остаются в растворе, отрицательно влияют на стойкость сталей. [c.73]

Ножевой коррозии могут быть подвержены и нержавеющие стали, содержащие титан и ниобий. Это связано с тем, что в узкой околошовной зоне, нагретой до высокой температуры (около 1300°С), карбиды титана, ниобия и хрома переходят в раствор, а при быстром охлаждении вследствие контакта с ненагретым металлом не [c.102]

Титан и ниобий образуют карбиды ЛС и КЬС и тем самым удаляют углерод из твердого раствора. При их введении в сталь повышается стойкость сталей против локальных видов коррозии. [c.190]

Низкоуглеродистые высоколегированные стали характеризуются пониженным, по сравнению со стабилизированными титаном или ниобием сталями, содержанием сульфидов, карбидов, нитридов они обладают повышенной стойкостью к ножевой коррозии и коррозионному растрескиванию [14]. [c.52]

Титан и ниобий - способствуют устранению склонности к закаливанию на воздухе за счст связывания углерода в нерастворимые карбиды. [c.221]

У аустенитных сталей 18-8, стабилизированных титаном или ниобием, углерод почти всегда связан в форме карбидов этих стабилизирующих элементов при условии нормальной термической обработки стального листа, т. е. 1050—1100° С. [c.253]

В последние годы было установлено [119, 188, 190], что в сталях, подвергнутых высокотемпературной закалке, а также в околошовной зоне их сварных соединений на границах зерен образуются цепочки карбидов стабилизирующих элементов. Эти результаты в сочетании с изложенными выше данными о коррозионно-электрохимических свойствах карбида титана и карбида ниобия позволяют высказать новую точку зрения на одну из основных причин ножевой коррозии нержавеющих сталей, стабилизированных титаном. Эта точка зрения, в основном, сводится к избирательному растворению расположенных по границам зерен частиц карбида титана и катализирующему влиянию этого процесса на растворение прилегающих участков стали. [c.68]

Титан, ванадий, ниобий, цирконий образуют только самостоятельные карбиды, а растворимость их в карбиде железа незначительна. Небольшие добавки этих элементов весьма мало повышают водородную стойкость сталей, так как при этом кроме карбидов этих элементов остаются также карбиды железа. И только когда весь углерод связывается в карбиды легирующих элементов и полностью исчезает карбид железа, резко повышается стойкость к водороду. [c.60]

Для устранения межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей нужно предотвратить выпадение карбидов хрома по границе зерен. Это достигается снижением содержания углерода в стали легированием стали карбидообразующими элементами (титан, тантал, ниобий), образующими более труднорастворимые карбиды, чем карбиды хрома проведением термообработки при режимах, препятствующих образованию карбидов хрома. [c.41]

Для уменьшения интеркристаллитной коррозии этих ста-лей в них вводят компоненты, дающие хорошо растворимые карбиды (как титан, тантал, ниобий). [c.77]

Как и для нержавеющих сталей, применяют две меры предупреждения межкристаллитной коррозии. Во-первых, стремятся уменьшить количество образующихся карбидов путем понижения содержания углерода в материале до минимально возможного на практике уровня (сегодня можно обеспечить содержание углерода в сплаве не более 0,03%). Во-вторых, в сплав вводят добавки таких элементов, как титан и ниобий, которые образуют с остаточным углеродом более устойчивые карбиды, чем МегзСв, и тем самым предотвращают появление обедненных хромом участков. Здесь следует отметить, что из-за большей по сравнению с нержавеющими сталями активности углерода в богатых никелем сплавах в эти сплавы необходимо вводить и большее количество такого стабилизирующего элемента, как титан, чем в стали [46]. В лабораторных испытаниях в кислых растворах с сильными окислительными свойствами, таких как азотная кислота, содержащая хроматы и бихроматы, наблюдалась межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей и сплавов N1—Сг—Ре в отсутствие межзеренного выделения карбидов [47], но для практики это явление существенного значения, по-видимому, не имеет. Современный обзор межкристаллитной коррозии сплавов системы Ре—N1—Сг, включающей нержавеющие стали и никелевые сплавы, содержится в работе [47]. [c.146]

Разновидностью межкристаллитной коррозии является так называемая ножевая коррозия, возникающая в сварных соединениях в очень узкой зоне обычно от нескольких сотых до нескольких десятых долей на границе сварной шов — основной металл. Этот тип коррозии может возникать при сварке даже нержавеющих сталей, стабилизированных титаном или ниобием. Объясняется это следующим образом в узкой околошовной зоне металла, перегретого до температуры 1300°С и выше, происходит растворение карбидов титана или хрома. При последующем быстром охлаждении этой зоны карбиды титана или ниобия не успевают вновь выделиться, и углерод остается в твердом растворе. Например, этот вид коррозии был обнаружен при кипячении стали 12Х18Н10Т в HNO3. [c.140]

Полагают, что причиной ножевой коррозии является то, что основной металл в участках, непосредственно прилегающих к сварному шву, подвергается при иаложепии первого сварного шва нагреву до 1200—1300° С. При этом происходит переход карбидов титана н ниобия в твердый раствор. При охлаждении стали с температуры, превышающей предел растворимости этих карбидов, фиксируется структура ау-стеннта, содержащего в твердом растворе титан и ниобий. При наложении [c.167]

Титан и ниобий, очень интенсивные карбидообразователи, вводят в сталь в тех случаях, когда требуется связать весь углерод в устойчивые карбиды для ослабления интер-кристаллитной коррозии. Для этого следует выдерживать соотношения ЫЬ С=в 1 [c.32]

Химическая неоднородность зерен и их границ может привести к интенсивной избирательной коррозии границ зерен. Межкристаллитной коррозии в среде конденсата подвержена, в частности, аустенитная сталь 1Х14Н14В2М (ЭИ2157) лри высокой температуре. В процессе эксплуатации этой стали наблюдается диффузия углерода и хрома из тела зерна к его границам с образованием сетки карбидов по границе зерна. Скорость диффузии углерода значительно превышает скорость диффузии хрома, поэтому около границ зерен в связи с недостатком свободного хрома, входящего в твердый раствор и расходующегося 1на образование карбидов, структура стали становится ферритной. Эти участки интенсивно корродируют (рис. 2-30). Менее склонна к межкристаллитной коррозии в паровой и газовой среде сталь 1Х18НГ2Т, у которой углерод связывается не с хромом, а с титаном, оказывающим стабилизирующее действие. Аналогично титану влияет ниобий. [c.73]

Отрицательное влияние углерода на склонность к я.к. бьшо установлено при исследовании, конструкционной стали Х13ЮС в области температур до 1000°С [ 54 — 56] и объяснено окислением железохромистых карбидов (Ре, Сг)7Сз. В работе бьшо предложено два пути для исключения я.к. Первый состоит в понижении содержания углерода до значений меньших или весьма близких к его предельной растворимости в хромистом феррите при комнатной температуре. Этот путь трудно осуществим при массовом производстве сплавов. Второй путь состоит в том, чтобы легировать сталь элементами, образующими термодинамически стабильные и труднорастворимые карбиды в количествах, исключающих выделения карбидов хрома с железом. В качестве таких элементов бьши использованы титан и ниобий. Можно рассчитать минимально необходи- [c.95]

Свариваемость легированных сталей зависит от содержания и концентрации легирующих компонентов. О влиянии кремния и марганца было сказано выше. Хром при содержании его в стали до 0,9% не оказывает влияния на качество сварки, при повышении его содержания хром образует оксиды хрома С2О3, которые резко повышают твердость стали. Никель не снижает качества сварных швов. Молибден при сварке ухудшает качество сварного шва, легко выгорает, способствует образованию трещин. Ванадий ухудшает свариваемость, так как способствует образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны. Легко выгорает и окисляется. Вольфрам в процессе сварки может легко окисляться и выгорать. Титан и ниобий способствуют карбидообразованию и поэтому препятствуют образованию карбидов хрома. Ниобий способствует образованию горячих трещин. [c.393]

Ni). Микролегирование ванадием, вольфрамом, титаном и ниобием (0,1—0,5% каждого) способствует образованию в О. ч. спец. карбидов, нитридов и карбонитридов. Медь (0,3—1,2%) вводят для повышения термомех. и коррозионной стойкости. В качестве О. ч. используют также чугуны, легированные хромом (10—12%) и марганцем (4— 5%) или хромом (4,5—6,5%), кремнием (2,7—3,0%) и алюминием (0,8— 1,2%). О. ч. выплавляют в мартеновских и электр. печах (дуговых и индукционных). Если есть особо [c.128]

ПИРОМАТЕРИАЛЫ (от греч. лир -огонь) — материалы, получаемые в результате химической кристаллп.за-ции нз газовой фазы прп повышенных т-рах. П. подразделяют на пиролитические, образующиеся при термической диссоциации газообразных соединений, и газофазные (реакции ме к-ду двумя и более соединениями). Их получают в виде покрытий (см. Газофазные покрытия), композиционных материалов и порошков. Практически все хим. элементы, большинство важнейших тугоплавких соединений п мпогие вещества с особыми фпз. св-вами получают в виде П. Различают П. углеродные (важнейшие сажа, пирографит, эпитаксиальные слои на алмазах) металлические (важнейшие йодидные титан, цирконий и гафний, фторидные — вольфрам, карбонильные — железо, никель, молибден и вольфрам) тугоплавкие (важнейшие карбиды титана, вольфрама, ниобия, тантала, кремния и бора, нитриды титана, ниобия, алюминия и бора, окислы алюминия, циркония, титана, крем- [c.177]

Выделение карбидных фаз (карбидов хрома) наиболее часто приводит к появлению межкристаллитной коррозии. На стойкость стали к межкристаллитной коррозии влияют углерод, азот, хром и никель. Минимальное содержание углерода, не вызывающее склонности к МКК и позволяющее проводить сварку на достаточно больших сечениях, принимают равным 0,03 7о. Для устранения склонности к МКК при более высоком содержании углерода в состав сталей вводят сильные карбидообразователи — титан или ниобий. Азот может снижать склонность аустенитных сталей к МКК, что связывают с воздействием его на снижение активности углерода [100, 161]. При повышении содержания хрома растворимость углерода уменьшается, что должно облегчать выделение карбидов. Однако повышение концентрации хрома в аустените снижает склонность стали к межкристаллитной коррозии. Это можно объяснить тем, что при более высокой концентрации хрома, зоны вокруг выделившихся карбидов в меньшей степени обедняются хромом и поэтому являются более коррозионностойкими. Никель, уменьшая растворимость углерода в аустените, повышает склонность стали к МКК. Более подробно процесс межкристаллитной коррозии рассмотрен в гл. IV. [c.179]

С в ферритной составляющей протекают процессы, характерные для ферритных сталей и приводящие к появлению соответственно 475°-ной хрупкости и выделению интерметаллического соединения Fe r (а-фазы). В аустенитной составляющей при 650—800 °С могут выделяться карбиды хрома. Эти структурные изменения снижают пластичность и ударную вязкость, но в сталях, стабилизированных титаном или ниобием, и в сталях с очень низким содержанием углерода эти процессы протекают медленно и не затрудняют проведение технологических операций, связанных с нагревом. Предельная рабочая температура сталей этого класса 350 °С. Оптимальная термообработка сталей — закалка обычно с 1000—1100 С с охлаждением в воде. [c.202]

В ряде случаев в качестве материала для трубопроводов в кипящих корпусных реакторах применяется аустенитная сталь с низким содержанием углерода, но не стабилизированная титаном или ниобием. В пришивной зоне сварных соединений таких сталей могут выпадать карбиды хрома состава СгазС . Плотность их близка к 7 г/см . Удельный [c.215]

Убедительные результаты, подтверждающие изложенную точку зрения, были получены в работе [175], в которой с помощью электронного микроскопа исследовались до и после травления в кипящей 65%-ной HNO3 тонкие срезы из зоны, непосредственно прилегаю1щей к оплавленному металлу шва сталей, стабилизированных титаном и ниобием. Показано, что расположенные по границам зерен частицы карбида титана сильно корродируют, в то время как частицы карбида ниобия остаются практически без изменений. [c.68]

При исследовании диаграммы состояния системы ниобий-титан [7 ] в сплавах, содержащих от 56,4 до 81,3% ниобия и от 0,7 до 0,9% углерода, обнаружено наличие второй фазы, которая представляет собой твердый раствор карбидов титана и ниобия. Авторы работы 18] считают, что в этой части диаграммы состояния существуют промежуточные двухфазные области со стороны ниобия Y+NbTi и со стороны титана p-(-NbTi. [c.194]

Сталь, легированная сильными карбидообразующими простыми веществами (титаном, ванадием, ниобием) в количествах, достаточных для связывания всего углерода в карбиды, водородоустойчива при температурах до 600 °С. Обезуглероживание стали при этой температуре и давлении 800 кгс/см не происходит и тогда, когда весь углерод связан в карбиды Т1С, УС или N10. [c.38]

При выпуске сварной аппаратуры из стабилизированной стали типа 18-8 имеют место случаи межкристаллитной аррозии. Даже пр и 10-кратном соотношении ниобия к углероду в. ста бил изированной стали возникает межкристаллитная коррозия,, так как нормы содержания стабилизирующих элементов назначаются без учета температуры нагрева стали при термообработке. Между тем при закалке стали с температур 1050—1150° значительное количество титана находится в твердом растворе и, следовательно, титан (или ниобий) не выполняет функции стабилизатора. Процесс растворения карбидов титана в твердом растворе сопровождается их диссоциацией. Степень диссоциации возрастает при повышении темпе- ратуры, что приводит к увеличению концент рации углерода (и титана) 1В твердом растворе. Так, при 1000° степень диссоциации карбидов титана на целый порядок больше, чем при 760°. Следователь- [c.21]

На склонность нержавеющих сталей типа 12Х18Н9 к межкристаллитной коррозии большое влияние оказывает содержание углерода. При отпуске стали при 570° С выпадение карбидов хрома не происходит только при содержании углерода менее 0,015%. При большем содержании углерода при отпуске может происходить выпадение карбидов хрома по границам зерен, в результате чего сталь приобретает склонность к межкристаллитной коррозии. С повышением содержания углерода количество выпадающих по границам зерен карбидов хрома увеличивается и склонность ее к межкристаллитной коррозии повышается. Из теории обеднения следует, что легирование хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей элементами, связывающими углерод в устойчивые карбиды (титан, ниобий, тантал), резко понижает их склонность к межкристаллитной коррозии. [c.102]

II становится хрупкой. Для восстановления этих свойств необходима последующая термическая обработка сварных соединений. Образованию карбидов хрома значительно препятствует введение в сталь титана или ниобия. Поэтому содержащие эти легирующие элементы стали типа 1Х18Н9Т и 1Х18Н11Б после сварки термообработке не подвергаются. Все сварные соединения труб из сталей типа 1Х18Н9 после сварки подвергаются термообработке (стабилизирующему обжигу) по следующему режиму нагрев до 850° и последующее охлаждение в воде. При нагревании металла до 850° образовавшиеся карбиды хрома распадаются, а быстрое охлаждение водой предотвращает их образование вновь. Необходимость термообработки стыков труб из сталей, не содержащих титан или ниобий, резко ограничивает их применение. [c.183]

Введение в металл присадок различных элементов, обладающих более высокой реакционной способностью при взаимодействии с углеродом, чем хром. Такими элементами являются титан, ниобий, тантал и др. Титан в первую очередь соединяется с углеродом стали с образованием карбида Т1С, устраняя обеднение твердого раствора хромом. Кроме того, карбиды титана мало растворимы в аустеиите даже при высоких температурах. Таким образом, при сварке хромоникелевой стали, легированной титаном, карбиды ие будут выделяться в опасных зонах нагрева, так как содержание их в твердом растворе практачески крайне незначительно. [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология