Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конструкционные материалы.doc
Скачиваний:
55
Добавлен:
28.10.2018
Размер:
2.64 Mб
Скачать

6.4. Стали и сплавы с особыми свойствами

К сталям и сплавам с особыми свойствами относятся: коррозионно-стойкие, жаропрочные, жаростойкие и теплоустойчивые стали и сплавы.

6.4.1. Нержавеющие стали и сплавы

Разрушение металлов и сплавов в результате химического или электрохимического воздействия на их поверхность внешней агрессивной среды называется коррозией.

Коррозия, как правило, сопровождается образованием на поверхности металла продуктов коррозионного разрушения. Так, например, на поверхности железных сплавов в результате коррозии образуется ржавчина, имеющая бурый цвет.

Сталь, стойкую против атмосферной коррозии, называют нержавеющей. Сталь или сплав, имеющие высокую стойкость при коррозионном воздействии кислот, солей, щелочей и других агрессивных сред, называют кислотостойкими.

Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали обладают высокой стойкостью против коррозии в агрессивных средах (влажная атмосфера, морская вода, кислоты, растворы солей, щелочей и др.).

Углеродистые и низколегированные стали неустойчивы против коррозии. Для повышения антикоррозионных свойств в сталь добавляют хром (12…27 %), а в некоторых случаях и никель (2,8…11 %). Наибольшую коррозионную стойкость сталь приобретает после соответствующей термической обработки.

6.4.2. Хромистые нержавеющие стали

Коррозионная стойкость хромистых нержавеющих сталей объясняется образованием на поверхности защитной плотной пассивной пленки окисла Cr2O3. Такая пленка образуется только при содержании хрома более 12 % (ат.).

Стали 08Х13 и 12Х13 обладают повышенной пластичностью и их используют для изготовления деталей, подвергающихся ударным нагрузкам (турбинные лопатки, арматура крекинг-установок, предметы домашнего обихода и т.д.).

Из сталей 30Х13 и 40Х13 после термической обработки делают измерительный и медицинский инструменты, пружины и другие коррозионностойкие детали, от которых требуется высокая твердость или прочность.

Стали, содержащие 17 и 25…28 % Cr, обладают более высокой коррозионной стойкостью. Их применяют для изготовления аппаратуры, работающей в таких агрессивных средах, как дымящаяся азотная кислота, фосфорная кислота, делают коррозионностойкую аппаратуру химической и пищевой промышленности. Из стали 12Х17 изготавливают теплообменники для горячих нитрозных газов, трубопроводы и баки для кислот и т.д.

Для изготовления шарикоподшипников, работающих в агрессивных средах, используют сталь 95Х18 (0,9…1,0 % С, 17…19 % Cr).

6.4.3. Хромоникелевые нержавеющие стали

Никель относится к числу металлов, легко приобретающих пассивность, хотя его пассивирующая способность меньше хрома и молибдена. Добавление никеля к железу в количестве 1/8 моля улучшает коррозионную стойкость сплава в серной кислоте. При концентрации никеля 2/8 моля коррозионная стойкость повышается еще больше.

Хромоникелевые стали в зависимости от состава и структуры подразделяются на стали аустенитного, аустенитно-мартенситного и аустенитно-ферритного классов.

Чем ниже содержание углерода, тем выше коррозионные свойства нержавеющих сталей.

Хромоникелевые нержавеющие стали, имеющие аустенитную структуру, 04Х18Н10, 12Х18Н9Т и др., обладают более высокой коррозионной стойкостью, лучшими технологическими свойствами по сравнению с хромистыми нержавеющими сталями, в частности лучше свариваются. Они сохраняют прочность до более высоких температур и в то же время аустенитные стали не теряют пластичности при низких температурах. Но так же, как и хромистые, хромоникелевые стали коррозионностойки в окислительных средах. Основным элементом, повышающим потенциал железа, также является хром, поэтому его содержание должно быть > 13 %. Никель только дополнительно повышает коррозионную стойкость сталей.

Большинство хромоникелевых нержавеющих сталей относится к аустенитному классу: 04Х18Н10, 12Х18Н9Т и др. Эти стали пластичны, хорошо свариваются, обладают повышенной жаропрочностью, коррозионностойки во многих средах, имеющих среднюю активность. Сталь 12Х18Н10Т  наиболее дешевая и поэтому чаще употребляемая.

Для большей гомогенности хромоникелевые стали подвергают закалке с 1050…1100 С в воде. При этом получают В  500600 МПа (50…60 кгс/мм2) и  = 3545 %. Эти стали упрочняют холодной пластической деформацией.

Дополнительное легирование хромоникелевых сталей молибденом и медью повышает их коррозионную стойкость и кислотостойкость. Иногда в эти стали вводят в небольших количествах титан и алюминий, которые, образуя дисперсные интерметаллиды типа N3(Ti, Al), упрочняют аустенит.

Аустенитно-мартенситные стали (стали переходного класса) имеют бóьшую склонность к коррозии по сравнению с аустенитными сталями, но превосходят их по прочности [В = 12001300 МПа (120…130 кгс/мм2)]. К сталям переходного класса относятся стали 09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю, 08Х17Н5М3.

После термической обработки стали переходного класса имеют наибольшую прочность. Такие стали используют для создания легких конструкций, обладающих высоким сопротивлением коррозионному разрушению.

Аустенитно-ферритные стали предложены как заменители хромоникелевых сталей типа Х18Н8 с целью экономии никеля. К этому классу относятся стали 12Х21Н5Т и 08Х22Н6Т. Аустенитно-ферритные стали при комнатных температурах имеют прочность и твердость выше, чем стали типа 18-8, но пластичность и ударная вязкость у них ниже. Эти стали не обладают стабильностью свойств: их свойства зависят от соотношения ферритной и аустенитной фаз.