2.Жаропрочные аустенитные стали. Особенности состава, роль легирующих элементов, применение

Стали аустенитногокласса – в основном хромоникелевые стали с содержанием Cr и Ni в пределах от 7 до 25 % каждого, наряду с которыми присутствуют W, Mo, Ti, Nb и др.

Это самая многочисленная группа жаропрочных (и жаростойких) сталей (см. ГОСТ 5632–72).

В соответствии с особенностями легированного аустенита характеристики жаропрочных свойств аустенитных сталей более высокие (табл. 12.5), чем у жаропрочных сталей перлитного или мартенситного классов.

Сталь 08Х18Н10Т применяют как жаропрочную и жаростойкую. При температуре до 600 °С у стали стабильные механические свойства, она устойчива против межкристаллитной коррозии и хорошо сваривается. Сталь этой марки изготовляют в виде сортового проката, поковок, листа, труб для энергетического и химического оборудования. Аналогичные свойства у стали 12Х18Н12Т, которую применяют в тех же областях техники.

У хромоникельвольфрамовых аустенитных сталей (45Х14Н14В2М) повышенные жаропрочность и сопротивление усталости при высоких температурах. Сталь 45Х14Н14В2М находит применение для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания. Для длительных сроков службы при температурах 600–650 °С рекомендуется сталь того же типа с пониженным содержанием С (до 0,15 %).

Аустенитные стали применяют, как правило, для изготовления деталей, работающих при температурах 650–700 °С весьма длительное время. Механические свойства этих сталей при температуре 20 °С похожи, но пределы длительной прочности и ползучести отличаются весьма существенно (табл. 12.4, 12.5). Наиболее жаропрочные из них стали 09Х14Н19В2БР1 и 09Х14Н19В2БР, которые применяют для изготовления пароперегревательных и паропроводных труб установок сверхвысокого давления.

3.Дать характеристику стали 40Х10С2М

Cильхром — хромокремнистая сталь мартенситного класса. Назначение: используется в изготовления клапанов выпуска автомобильных, тракторных и дизельных моторов, крепёжные детали, колосники для работы при температурах 650-850 °С. По отношению к сварке сталь является трудносвариеваемой.

По условиям службы сталь клапанов должна быть стойкой к окислению, обладать достаточной твёрдостью, обеспечивающей хорошую стойкость против истирания, быть достаточно вязкой и не давать преждевременных усталостных разрушений вследствие циклической и ударной работы клапанов. Именно эти свойства и заставили обратить внимание на 40Х10С2М, как на материал для ножевых и клинковых изделий.

Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде 850 °С, устойчива в серосодержащих средах.

При закалке с температур, лежащих выше критических, сталь 40Х10С2М приобретает мартенситную структуру с очень высокой твёрдостью, а после отжига - структуру зернистого перлита.

Химический состав стали 40Х10С2М (ЭИ107) по ГОСТ 5632-72 "Стали высококачественные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные" должен соответствовать следующим требованиям, табл.1

Таблица 1 - Химический состав стали марки 40Х10С2М (ЭИ 107), % (ГОСТ 5632-72)

C	Si	Mn	Cr	P	S	Mo	Ti	Cu	Fe
0,35	1,9	н.б.	9,0	н.б.	н.б.	0,7	-	-	основа
-0,45	-2,6	0,8	-10,5	0,030	0,025	-0,9

Характерной особенностью данной стали является способность при охлаждении на воздухе с надкритических температур приобретать высокую твёрдость, что вносит ряд особенностей в технологию изготовления деталей: после каждой операции горячей обработки давлением или сварки необходимо проведение отжига при 860°С (медленное охлаждение с печью). Температура начала деформации, в данном случае ковки - 1200°С, конца - 900°С. Ковка относительно тонких и длинных изделий приводит к получению структуры мартенсита. Твёрдость после отжига 269-197 НВ. После закалки, для снятия напряжений рекомендуется закаленные изделия немедленно подвергать отпуску. Рекомендованный режим термической обработки, табл.2:

Таблица 2 - Режим термической обработки стали марки 40Х10С2М (ЭИ 107)

Закалка с 1010-1050°С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 720-780 °С, охлаждение в масле	Временное сопротивление σВ, Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести σT, Н/мм2 (кгс/мм2)	Относительное удлинение δ5, %	Относительное сужение ψ, %	Ударная вязкость КСИ, Дж/см2 (кгс м/см2)
	не менее
	930	735	10	35	20
	(95)	(75)			(2)

Сталь 40Х10С2М характеризуется сравнительно не высоким содержанием легирующих элементов и исходя из этого относительной дешевизной. Благодаря сочетанию хорошей стойкости в горячих газах - продуктах сжигания топлива с повышенной прочностью и сопротивлению изнашиванию применяется как, было отмечено выше для клапанов. Данная сталь относится к группе жаростойких (окалиностойких) и жаропрочных сталей, но настолько ли важны эти характеристики для режущих изделий, работающих при комнатных температурах или чуть ниже нуля? Благодаря повышенному содержанию хрома и кремния сильхромы имеют высокие температуры критических точек (АС1 - 810°С, АС3 - 950°С. Это позволяет проводить высокий отпуск и получать сорбит, устойчивый в условиях эксплуатации при более низких температурах. Вследствие получения структуры сорбита одновременно с увеличением 0,2 обеспечивается повышенное сопротивление усталости, в том числе при термоциклировании. Требуемые свойства в сильхромах достигают совместным введением таких элементов, как хром (6-10%) и кремний (1-3%), которые позволяют получить высокое сопротивление газовой коррозии. Но 10% хрома не достаточно для того, чтобы отнести сталь к разряду, именуемому "нержавеющими сталями" и обеспечить высокую коррозионную стойкость в более агрессивных средах, с которыми возможно придётся контактировать ножевым и клинковым изделиям. Отчасти это обстоятельство компенсируется, глубоким переделом данной стали на металлургических предприятиях и высокой частотой полировки изделий, что повышает способность уже товарной продукции противостоять межкристаллитной коррозии и воздействию агрессивных сред.

В тоже время присадки хрома и кремния повышают, склонность стали к отпускной хрупкости. Введение молибдена уменьшает отпускную хрупкость и препятствует значительному укрупнению зерна при закалке, а также увеличивает жаропрочность.

Несмотря на сравнительно низкое содержание углерода, правильно проведенная термическая обработка позволяет получить твёрдость 50-55 ед. HRCэ и при этом иметь хорошие результаты по износостойкости, что лишний раз подтверждает отсутствие чёткой линейной зависимости между величиной твёрдости и износостойкости.

Таким образом, данная сталь обладает хорошим комплексом свойств, что делает её вполне пригодной для изготовления ножевых и клинковых изделий рядового назначения.

Билет 21