Структура и свойства стали
После термообработки получаем тростит отпуска.
Механические свойства:
Твердость стали после отжига 187-196 НВ
Твердость стали после отпуска 38-43 HRC
Рисунок 13. Изотермическая кривая распада аустенита для стали 9ХФ.
Рисунок 14. Изотермическая кривая распада аустенита для стали У8
Расчетным путем температуру начала мартенситного превращения можно вычислить по формуле Попова:
Мн = 520 - 320·(%С) - 45·(%Mn) - 30·(%Cr) - 20·(%Ni + %Mo) - 5·(%Si + %Cu)
Для стали 9ХФ если брать средние значения содержания легирующих элементов:
Мн = 520 - 320·0.85 - 45·0.45 - 30·0.55 - 20·(0.35 + 0.2) - 5·(0.25 + 0.3) ≈ 200° С
Оборудование для кипящей фосфорной и серной кислоты изготавливаются из стали 03Х17Н15М3
Условия работы.
Коррозия – это разрушение под влиянием окружающей среды, в результате её химического взаимодействия. Нержавеющими сталями называют большую группу хромистых, хромоникелевых и хромомарганцевоникелевых сталей с содержанием хрома свыше 12%, способными сопротивляться коррозии. Классифицируют коррозию по характеру разрушения: а) сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность: равномерная; неравномерная; избирательная; б) локальная (местная) коррозия, охватывающая отдельные участки: пятнами; язвенная; точечная (или питтинг); сквозная; межкристаллитная (расслаивающая в деформированных заготовках и ножевая в сварных соединениях). Главная классификация производится по механизму протекания процесса. Различают два вида: химическую коррозию; электрохимическую коррозию.
Химическую коррозию иногда ещё называется газовой, так как иногда она происходит под воздействием газообразных компонентов из окружающей среды при высоких температурах. Химическая коррозия может происходить и под воздействием некоторых агрессивных жидкостей – не электролитах. Основным этого процесса является то, что она происходит без возникновения в системе электрического тока. Ей подвергаются детали и узлы машин, работающих в атмосфере кислорода при высоких температурах, например турбинные двигатели, ракетные двигатели и некоторые другие, а также подвергаются детали узлы оборудования химического производства.
Другим видом разрушения металлов валяется электрохимическая коррозия - поверхностное разрушение в среде электролита с возникновением в системе электрического тока. Это наиболее распространенный вид коррозии. Электрохимическая коррозия - разрушение во влажной атмосфере, на почве, водоёмах, грунтах, в водных растворах.
Ущерб от коррозии делят на прямой и косвенный. Прямой: стоимость замены деталей машин. Косвенный: связан с простоем оборудования.
Конструкционный материал в процессе эксплуатации при нагреве в коррозионно активных средах и при повышенных температурах подвергаются химической коррозии и разрушению. Движущей силой коррозии является термодинамическая неустойчивость металла. Металл окисляется при комнатной температуре, на поверхности металла образуются тонкие пленки окислов называемые природными. Их толщина от 3 до 10 нм и они чаще всего невидимы глазу. При нагреве изменяется состав окисла, кристаллическое строение и толщина, меняется и цвет пленки. Защитные свойства пленок связаны с их сплошностью, а сплошность со свойствами пленки.
Начальная стадия окисления стали – чисто химический процесс. Но дальнейшее течение окисления – уже сложный процесс, заключающийся не только в химическом соединении кислорода и металла, но и в диффузии атомов кислорода и металла через многофазный окисленный слой.
Фосфорная кислота (ортофосфорная) - соединения фосфора в степени окисления (+5), имеющие общую формулу P2O5·nH2O.
Серная кислота H2SO4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6).
Оборудование будет работать в особо агрессивных средах: кипящей серной и фосфорной кислотах, поэтому основные требования предъявляемые к стали будут:
Сопротивление химической и электрохимической коррозии.
Жаропрочность – способность материала длительное время противостоять деформированию и разрушению под нагрузкой и при высоких температурах.
Жаростойкость – способность сопротивление металла окислению при высоких температурах.
Также сталь должна обеспечить необходимую прочность для данного оборудования в зависимости от прилагаемых нагрузок на него.