Охрупчивание нержавеющих

Пайка в вакууме, наряду с обеспечением высокой прочности соединений, позволяет предупредить охрупчивание нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов вследствие отсутствия возможности образования на их поверхности нитридов и гидридов. Существенным недостатком пайки в вакууме является сравнительная сложность и высокая стоимость оборудования. [c.83]

Азот увеличивает растворимость Ре и N в литии и термический перенос массы, азотирует поверхностный слой некоторых нержавеющих сталей. Водород в жидком сплаве натрия с калием вызывает охрупчивание ниобия. Присутствие углерода в жидком натрии приводит к науглероживанию поверхности нержавеющих сталей, находящихся в контакте с жидким металлом. [c.147]

Аустенитные нержавеющие стали существенно отличаются по своим свойствам от рассмотренных выше ферритных и мартенситных сталей. Они имеют кристаллическую решетку г. ц. к., и всему этому классу сталей свойственна, помимо стойкости против общей коррозии, относительная невосприимчивость к водородному охрупчиванию и некоторым типам КР. Однако будет показано, и это совпадает с выводами других работ, что аустенитные нержавеющие стали значительно различаются между собой по свойствам,, поэтому нет смысла делать широкие обобщения о классе в целом. Сразу отметим, что для этих сплавов, как и для рассмотренных выше, важную роль играют факторы состава и микроструктуры. [c.66]

Таким образом, сплавы Ре—Мп ведут себя аналогично нержавеющим сталям, хотя необходимо отметить несколько различный характер водородного охрупчивания в отношении как типа разрушения [114], так и потерь пластичности [24, 114]. Пока эти сплавы нельзя считать перспективными для эксплуатации в средах, [c.78]

Здесь будут рассмотрены сплавы с аустенитной матрицей, не являющиеся мартенситными и упрочняемые главным образом выделениями. Обычно выделения в таких сплавах представлены упорядоченной -у -фазой, известной также по суперсплавам на основе никеля, имеющей состав К1з(А1, Т1). Например, сплав А-286 представляет собой нержавеющую сталь 15 Сг—25 N1 с добавками 2,25% Т1 и 0,2% А1, необходимыми для образования фазы V -В промышленных образцах сплава А-286 наблюдались КР [66, 120], водородное охрупчивание [72, 118, 120, 121], а также рост трещин в условиях постоянного нагружения при высоком давлении водорода [122]. [c.79]

Еще одним интересным моментом является отрицательное влияние равновесных интерметаллических соединений на стойкость сталей, титановых, никелевых сплавов и в некоторых случаях нержавеющих сталей к водородному охрупчиванию. В алюминиевых сплавах интерметаллидные включения играют косвенную положительную роль, но могут оказывать и прямое отрицательное воздействие. Поскольку выделение этих соединений может отрицательно сказываться также на вязкости и других свойствах, то его предупреждение является, как правило, полезным, за исключением тех случаев, когда присутствие интерметаллидов необходимо для упрочнения материала. [c.120]

Мы полагаем, что наиболее поразительной закономерностью поведения различных систем сплавов является общность эффектов, связанных с характером скольжения. Планарное скольжение может вызываться рядом факторов, включая уменьшение энергии дефектов упаковки, понижение температуры, ближний и дальний порядок, образование кластеров и разрезание выделение дислокациями. Все эти факторы отмечались в разных местах данной главы и в предшествующих обзорах. Хотя корреляция планарного скольжения с КР и водородным охрупчиванием наиболее полно и подробно исследована для аустенитных нержавеющих сталей, она применима и в случае других аустенитных сплавов, алюминиевых сплавов, титановых а- и р-сплавов, а возможно, и в никелевых сплавах. Очевидным исключением служит семейство ферритных и мартенситных сталей, однако в этом случае число работ, в которых исследован характер скольжения, относительно невелико. Ниже обсудим возможность того, что в подобных сплавах тип скольжения не имеет большого значения, но предстоящие исследования этих материалов все же должны включать определение типа скольжения, например, с помощью сравнительно простой методики линии скольжения [201]. Это позволит установить, распространяется ли отмеченная корреляция на о. ц. к. стали. Часто высказываемое мнение о том, что в железе (и, как следствие, в стали) скольжение всегда носит сильно непланарный характер,— ошибочно. Например, понижение температуры делает скольжение в чистом железе заметно более планарным и [c.120]

Н] [314] и удерживает дислокации от поперечного соскальзывания вокруг малых частиц и от выхода. Что касается пределов, в которых характер скольжения зависит от величины энергии дефектов упаковки (ЭДУ) то на рис. 12 показана область составов нержавеющих сталей, при которых ЭДУ велика п, следовательно, склонность к водородному охрупчиванию должна быть мала. Например, сталь 310 (см. табл. 3) имеет высокую ЭДУ и, как правило, испытывает низкие (или нулевые) потери пластичности при экспозиции в водороде [278]. Однако при повышенном содержании водорода [337] или при испытаниях в условиях низких температур [84, 337], то есть при усилении планарности скольжения, для стали 310 также наблюдается увеличение потерь пластичности. Этот пример еще раз подтверждает, что ЭДУ является лишь одной из переменных, влияющих на планарность скольжения. Однако если рассматривать именно ее влияние, то из рис. 14 п 16 видно, что заметные потери пластичности возникают при уменьшении ЭДУ примерно до 40 мДж/м , как в нержавеющей стали 309 5 [74]. Рассматриваемая корреляция согласуется и с тем, что при низких уровнях ЭДУ в испытаниях на КР наблюдается, в основном, транскристаллитное растрескивание [78]. [c.140]

Различные структурные группы нержавеющих сталей склонны к охрупчиванию после нагрева при 700-800 °С и дальнейшей выдержки, однако особенно это касается феррито-аустенитных сталей, поскольку в таких условиях из а - фазы выделяется ст - фаза. [c.33]

Коррозионному растрескиванию особенно подвержены высокопрочные стали, нержавеющие стали и сплавы, титановые, алюминиевые и магниевые сплавы, т. е. самые современные конструкционные материалы. Анодное растворение металла под напряжением на локальных, экстремальных его участках, имеющее термодинамическую возможность протекать до или одновременно с водородным охрупчиванием, с точки зрения электрохимии имеет много общего с питтингом. [c.228]

Некоторые исследователи считают, что причиной коррозионного растрескивания углеродистых и нержавеющих сталей, титана и его сплавов может быть поглощение водорода у вершины развивающейся трещины, которое приводит к локальному охрупчиванию металла. [c.111]

Однако объяснение коррозии под напряжением аустенитных сталей преимущественно явлением водородной хрупкости, по-видимому, не всегда оправдано. Установлено, например [51, с. 256], что внешняя катодная поляризация снижает склонность к коррозионному растрескиванию, только при более сильной катодной поляризации происходит коррозионное растрескивание сталей. Водородное охрупчивание, несомненно, играет важную, но не исключительную роль при коррозионном растрескивании нержавеющих сталей и титановых сплавов, так как в условиях активного растворения (при депассивации в острие трещины) идет интенсивное наводороживание этих сплавов. [c.111]

Жидкий водород не обладает коррозионной активностью по отношению ко всем конструкционным материалам, но может вызвать разрушение материала за счет его охрупчивания при очень низкой температуре, свойственной жидкому водороду. Прочность нержавеющих сталей, алюминия и его сплавов, титана, монель-металла и низкоуглеродистых сталей с добавкой никеля незначительно снижается при контакте с жидким водородом, поэтому они могут применяться в качестве конструкционных материалов. Воздействие жидкого водорода на конструкционные материалы не ограничивается только охрупчиванием из-за низких температур, водород обладает способностью проникновения через толщу материала, в частности, металлов. Это явление носит название наводороживание материала, оно зависит от материала и методов его обработки. [c.105]

Вопреки ранее существовавшим представлениям обнаружено, ччо нержавеющие хромоникелевые стали с чисто аустенитной структурой подвергаются водородному охрупчиванию (что было установлено по снижению относительного удлинения) [171]. Однако требуемые для этого количества поглощенного водорода на один-два порядка больше, чем для металлов с объемноцентрированной решеткой. [c.20]

Так, например, нержавеющая сталь, содержащая 25 вес.% Сг, устойчива против окисления на воздухе лишь до 1093°С. Легирование такой стали 1 вес.% V повышает ее жаростойкость до 1370° С. Из деформируемых сплавов наиболее высокой жаростойкостью обладает сплав па основе железа, содержащий 25 вес.% Сг и 5 вес.7о А1. Окисная пленка, состоящая преимущественно из окисла алюминия, предохраняет сплав от окисления вплоть до 1260° С. Однако этот сплав характеризуется ростом зерна при нагревании, что приводит к охрупчиванию, а следовательно, он плохо обрабатывается и сваривается. [c.81]

Охрупчивание водородом конструкционных сталей увеличивается с повышением содержания углерода, марганца, хрома [71, 155, 252]. Для водородного охрупчивания хромоникелевых нержавеющих сталей требуется на один-два порядка больше количества поглощенного водорода, чем для металлов с объемно-центрированной решеткой. Пониженная примерно в 3 раза по сравнению с перлитом водородная проницаемость мартенсита объясняется наличием в междоузлиях кристаллической решетки атомов углерода, создающих препятствие движению протонов. С другой стороны, через феррит, являющийся одним из составных компонентов перлита, протоны могут двигаться сравнительно беспрепятственно, поскольку диаметр их составляет всего одну стотысячную от размера атомов железа. Вредное влияние мартенситных включений на стойкость стали к СР объясняют увеличением эффекта охрупчивания и растрескивания металла под действием внутренних напряжений, создаваемых поглощенным водородом. Результаты испытаний различных марок низколегированных сталей в сероводородсодержащей среде показали наибольшую стойкость феррит-ной структуры с относительно мелкими, равномерно распределенными сфероидальными карбидами, образующимися после отпуска мартенсита при высоких температурах. С уменьшением размера зерна и переходом от закаленного состояния к улучшенному, т.е. после закалки с высоким отпуском, охрупчивание снижается, а с повышением количества пластинчатого перлита — возрастает [243]. [c.18]

В условиях и средах, способствующих водородному охрупчиванию, рекомендуется также применение стали, плакированной аустенитной нержавеющей сталью или никелем. [c.234]

Основная трудность при сравнительном анализе поведения различных микроструктур связана с тем, что большинство исследователей не контролирует условия отпуска и не изучает влияние микроструктуры на характер растрескивания. Важность учета этих вопросов с очевидностью подтверждается наличием связи между охрупчиванием различных микроструктур в результате воздействия среды и отпуска. Такая связь была продемонстрирована для стали 4340 с микроструктурой, соответствующей состоянию закалки и отпуска [52], для французской бейнитной стали 20 ND10 [53], для мартенситных нержавеющих сталей [54], для никельхромовых сталей [11, 41] и для стали Н -130 [12]. Показано, что такие объединенные эффекты могут иметь место при охрупчивании сталей в результате отпуска при 535 или 810 К. Объединенная восприим- [c.62]

Часто утверждается (см. также рис. 8), что стойкость к растрескиванию во внешней среде возрастает с повышением температуры отпуска [9, 15, 23, 27]. При этом, конечно, предполагается, что дoллiны быть исключены области температур, вызывающих охрупчивание в результате отпуска [7, 17, 52]. Предполагалось, что этот эффект может быть связан с изменением коэффициента диффузии водорода [15], с облегчением межкристаллитного растрескивания [9] или с растрескиванием смешанного типа [54]. Однако прямых подтверждений какого-либо из этих предположений по существу нет. Более того, следует поставить вопрос о том, насколько общей является взаимосвязь температуры отпуска и стойкости к растрескиванию, поскольку в случае хромистых мартенситных нержавеющих сталей подобной корреляции не обнаружено [54, 56]. [c.63]

К другим элементам, обычно входящим в состав аустенитных нержавеющих сталей, относятся Мп (1—2 %), С (0,03—0,25%), N (0,02—0,30%) и Si (1—3%), Р (часто присутствует как загрязняющая примесь). Влияние марганца на стойкость аустенитных сталей против КР может быть различным. Наименее сом1штель-ные эксперименты [66] не показали никакого эффекта. [81], но за пределами обычного диапазона 1—2% наблюдались случаи как положительного, так и отрицательного влияния марганца [66, 68, 69, 82]. Есть данные о том, что при испытаниях во влажных условиях концентрации марганца >3% снижают стойкость против КР [83]. Эксперименты в газообразном водороде при еще более высоком содержании марганца в стали показали явный отрицательный эффект [39, 84]. Добавки марганца, часто предназначенные для замещения никеля, вводятся с целью повышения растворимости азота и, следовательно, потенциальной упрочняемости сплава. Поэтому наблюдаемые эффекты могут быть отчасти связаны с усилением планарности скольжения, вызываемым азотом, как будет показано ниже. Кроме того, марганец повышает ЭДУ в меньшей степени, чем никель. Очевидно, необходимы дополнительные исследования влияния марганца на стойкость аустенитных сталей против как КР, так и водородного охрупчивания. [c.70]

В аустенитных нержавеющих сталях текстура после умеренной деформации или отжига бывает выражена слабо, поэтому не приходится ожидать существенного влияния этого фактора на поведение материала. Размер зерна [116] может иметь значение. При уменьшении размера зерна отмечено некоторое ослабление растрескивания при динамическом нагружении [105], а также при испытаниях под нагрузкой, составляющей определенную долю предела текучести (статистические данные) [101, 106]. Есть предварительные указания на наличие такого же эффекта при водородном охрупчивании стали 304L [107]. [c.77]

Теперь можно попытаться объединить представления о роли электрохимических факторов, влиянии типа скольжения и других металлургических переменных, а также о поведении водорода, и построить общую картину индуцированного водородом растрескивания. Признаком успешного решения этой задачи была бы способность модели найти общие элементы в таких очевидно различных явлениях, как потери пластичности (уменьшение относительного сужения) аустенитных нержавеющих сталей при испытаниях на растяжение в газообразном водороде при высоком давлении и разрушение типа скола, наблюдаемое в сплаве титана при испытаниях в условиях длительного нагружения в мета-нольном хлоридном растворе. Должна быть обоснована возможность протекания, наряду с чистыми процессами анодного растворения и водородного охрупчивания, также смешанных и составных процессов. Ниже представлено качественное описание ио крайней мере исходных посылок такой широкой модели. В ней свободно используются и уже известные представления. [c.133]

Поведение аустенитных нержавеющих сталей вызывает и ряд важных вопросов, на которые пока нет ответа. Например, связан ли эффект введения больших добавок 81 или Т1 со структурными изменениями (т. е. стабилизацией б-феррита), или же он обусловлен влиянием ЭДУ растворенных примесей в растворе. Как уже отмечалось, мы склоняемся в пользу первой точки зрения, однако в данном случае и в настоящее время эффекты ЭДУ нельзя вычеркнуть из рассмотрения. [68, 94]. Не выяснена до конца и роль б-феррита при КР, а именно — препятствует ли он растрескиванию из-за своей вязкости и пластичности, или же по той причине, что его электрохимические свойства затрудняют повторное заострение вершины трещины. Наконец, детального изучения требует и влияние марганца иа процесс индуцированного средой охрупчивания ввиду усиливающегося интереса к возможности замещения марганцем никеля и хрома, вызваннного все возрастающей дефицитностью и стоимостью последних. Не исключено также, что более эффективными заместителями окажутся добавки Мп-Ь 4-51 или какие-либо другие комбинации. [c.140]

Исследования Хескета [11], в которых использовалась аппаратура для изучения релаксации, показали, что облучение влияет на ползучесть незначительно, поэтому не учитывается при расчете сосудов давления реактора. Такое же заключение было получено в некоторых экспериментах по изучению ползучести изгиба, а также при испытании под внутренним давлением труб, изготовленных из нержавеющей стали и циркониевых сплавов [12]. Однако в некоторых испытаниях Хинкла, проведенных на нержавеющей стали и никелевых сплавах при температуре примерно 700° С, отмечалось явное уменьшение пластичности в результате интеркристаллитного разрушения, усиливающегося в реакторе. Однако современные материалы в сосудах давления реакторов работают при относительно низких температурах, и указанного влияния интеркристаллитного охрупчивания не наблюдается. [c.402]

К группе нержавеющих сталей относятся не только традиционные аустенитные стали (типа 18—8) и феррито-мартеиснтныо стали (с 13% Сг и с 17% Сг), но и не так давно разработанные сплавы, которые не относятся ни к одной из названных групп, а также высоконикелевые аустенитные сплавы, содержащие 15—25% Сг. Большинство всех этих сложных сплавов в онределенных условиях чувствительно к коррозионному растрескиванию, а общая картина этого явления довольно сложна. Наибольшие трудности вызывают аустенитные стали и некоторые недавно разработанные ферритные стали в растворах хлоридов и щелоче11 химических установок или в паровых и водяных системах в различных отраслях иромышленности. Мартенситные стали обладают большим сопротивлением этому виду коррозионного разрушения, но наряду с некоторыми дисперснопно твердеющими аусте-ннтными сталями они чувствительны к растрескиванию в растворах слабых кислот, особенно в присутствии сульфидов. Это, вероятно, связано с водородным растрескиванием, которое характерно для высокопрочных сталей (см. раздел 5.4). Мартенситные стали могут быть подвержены коррозионному растрескиванию в растворах поваренной соли и некоторых других водных средах, и механизм этого явления, по-видимому, должен отличаться от водородного охрупчивания. Очевидно, в этом случае разрушение связано с выделениями карбидов. [c.253]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология