Метастабильные аустенитные стали

Существует целый ряд деталей и узлов криогенной техни­ки, к металлу которых не предъявляются требования по ста­бильности аустенитной структуры и магнитной проницаемости в процессе эксплуатации. К ним относятся емкости для хране­ния и транспортировки сжиженных газов, перспективные про­екты топливных баков автомобилей, работающих на сжижен­ном природном газе, а также топливных баков авиакосмиче­ской техники. Основными характеристиками металла для их изготовления является высокая удельная прочность и техноло­гичность.

Традиционно такие сосуды изготавливаются из аустенитной стали 12Х18Н10Т, однако удельная прочность стали невысока, что долгое время сдерживало широкое распространение сжи­женного природного газа топлива. Необходимой прочностью в сочетании с высоким комплексом пластических и вязких свойств при низких температурах могут обладать Cr-Ni-Mn метастабиль- ные аустенитные стали, дополнительно легированные ванадием и азотом.

Исследование влияния легирующих элементов на механи­ческие свойства проводили на опытных плавках, прокатанных на лист 14 мм. За основу была принята низкоуглеродистая Cr-Ni-Mn сталь, дополнительно легированная ванадием и азо­том. Термообработка состояла из аустенизации при 1050 °С с охлаждением в воде и последующим старением при 690 °С в течение 25 ч.

Совместное легирование стали азотом и ванадием с после­дующим дисперсионным твердением дает возможность повы­сить уровень предела текучести при комнатной температуре. Высокие характеристики относительного удлинения и удар­ной вязкости при криогенных температурах могут быть со­хранены благодаря деформационному мартенситному превра­щению.

Критерием интенсивности фазовых превращений служит средняя скорость образования сс-мартенсита при равномерной деформации статическим растяжением в заданных темпера­турных условиях. Критерий М = ос/8 представляет собой отно­шение а - количества мартенсита, образовавшегося в зоне рав­номерной деформации образца при данной температуре, к 8 - относительному удлинению при той же температуре. Такой критерий наиболее полно связывает кинетику фазовых пре­вращений с механическими свойствами метастабильных ау­стенитных сталей.

На рис. 26.7 приведена зависимость прочности и ударной вяз­кости на образцах Шарпи от степени нестабильности аустенита при температурах 293, 77 и 20 К. Максимальными значениями ударной вязкости обладают стали, характеризующиеся критерием интенсивности фазовых превращений около 1,2 и 1,8 при темпе­ратурах 77 и 20 К соответственно. Отклонение от этих оптималь­ных значений в сторону как стабилизации, так и дестабилизации твердого раствора приводит к снижению ударной вязкости. При­чем, если при 77 К М < 1,2 и при 20 К М < 1,8, то шейка не ус­певает упрочняться настолько, чтобы перестать быть самым сла­бым местом образца. При значениях М при'77 К М > 1,2 и при 20 К М > 1,8 происходит слишком интенсивный ход мартенситного

1500

1000

500

О

Рис. 26.7. Зависимость временного сопротивления (а) и ударной вязкости (б) от степени нестабильности аустенита в метастабильных сталях

1 - 20К; 2 - 77 К; 3 - 293 К

превращения, что может привести к преждевременному разруше­нию по мартенситной структуре, которая обладает меньшей пла­стичностью.

Этим значениям критерия М отвечает условие [V]/[N + + С] = 3,1, при соблюдении которого происходит наиболее полное связывание азота, углерода и ванадия в карбонитрид V(C, N).

В процессе старения одновременно протекают два противопо­ложных процесса: разупрочнение твердого раствора в результате выведения из матрицы упрочняющего элемента — азота с одно­временным повышением прочности материала за счет выделения карбонитридных фаз V(C, N). Однако упрочняющее влияние карбонитридной фазы существенно выше, чем разупрочняющее влияние выведения азота из твердого раствора. В результате это­го временное сопротивление и особенно предел текучести стали после старения возрастают. На рис. 26.8 показано влияние от­ношения [V]/[C + N] на механические свойства метастабильных аустенитных сталей на основе Cr-Ni-Мп с азотом и ванадием. Оптимальный состав метастабильной аустенитной стали, %, не более: 0,06 С, 14-16 Сг, 8,5-9,5 Ni, 7-9 Мп, 0,2-0,4 N, 1,0-

5. V.

Из этой стали были изготовлены сосуды давления, механиче­ские свойства и натурные испытания которых показали значи­тельно лучшие результаты по сравнению с сосудами из стали 12Х18Н10Т (табл. 26.5).

Рис. 26.8. Зависимость прочности (а) и ударной вязкости (б) Cr—Ni—Мп метаста- бнльных аустенитных сталей с азотом и ванадием от отношения [V]/[C + N] по­сле аустенитизации 1050 °С и старения 690 °С, 25 ч

Сталь 06Х15Н9Г8АФ рекомендована в качестве материала для сосудов давления криогенного назначения.

Высокопрочные мартенситностареюшие стали

Отличительной особенностью этой группы сталей является получение при закалке практически безуглеродистого легиро­ванного мартенсита и его последующее старение при температуре

Таблица 26.5

Механические свойства и результаты испытаний сосудов внутренним давлением из сталей 12Х18Н10Т и 06Х15Н9Г8АФ

	<7В, МПа	<т02, МПа	8„	%	KCV, Дж/см2		Удель-	Давление	Напряже ниев	Место разру­шения
Сталь		При температуре, К					проч-	разруше­ния, МПа	момент
	293	293	77	20	77	20	o„.2/yg		разруше­ния, МПа
12Х18Н10Т	660	260	37	32	300 280		30	9,8-13,2 490-660 Зона терми­ческого вли­яния про­дольного шва
06Х15Н9Г8АФ	900	500	46	36	242 220		64	18,0- 21,0	1038- 1240	Кольцевой шов

около 500 °С, сопровождающееся выделением интерметаллидных фаз. Это обеспечивает сочетание высоких прочностных свойств с достаточной пластичностью и вязкостью. Опасность хрупких раз­рушений при низких температурах в отличие от других высоко­прочных сталей уменьшается благодаря присутствию никеля и низкому содержанию углерода (не более 0,03 %). Высокая кон­центрация легирующих элементов предотвращает образование немартенситных продуктов превращения аустенита независимо от скорости охлаждения при закалке.

Для изготовления деталей криогенной техники в России при­меняются мартенситностареющие стали ОЗХ9К14Н6МЗД (ЭП 921) и 03X14K14H4M3 (ЭП 767) следующего состава, % :

С Сг Ni Со Мо Си Ti V

ЭП 921 <0,03 8,5-9,5 6,0-7,0 13,0-14,0 3,0-4,0 1,0-1,5

ЭП 767 <0,03 13,5-15,0 3,8-4,8 13,0-14,5 2,3-3,0 - 0,15-0,20 0,10-0,15

Сталь ОЗХ9К14Н6МЗД имеет более однородную мартенситную структуру, а сталь ОЗХ14Ю4Н4МЗ является сталью переходного класса и содержит до 20-30 % остаточного аустенита.

Введение кобальта несколько снижает критическую точку мартенситного превращения. Влияние кобальта на механические свойства мартенситностареющих сталей обусловлено участием в процессе старения за счет образования сложных соединений Со- Ni-Mo-Ti, когерентно связанных с металлической матрицей. Ко­бальт, как и никель, уменьшает растворимость молибдена в а-же- лезе, подавляет образование 5-феррита и способствует упрочнению при старении. Он задерживает процесс разупрочнения, уменьшая скорость коагуляции высокодисперсных фаз.

Механические свойства мартенситностареющих сталей при низких температурах приведены на рис. 26.9.

Сталь ОЗХ9К14Н6МЗД (ЭП 921) сочетает высокую прочность и твердость с удовлетворительными пластичностью и вязкостью при низких температурах. Некоторое снижение содержания хро­ма позволяет вводить элементы, способствующие улучшению ком­плекса свойств при низких температурах. В сталь введен никель (до 7 %), а для повышения коррозионной стойкости она дополни­тельно легирована медью.

Сталь ЭП 921 удовлетворительно деформируется в горячем со­стоянии. Рекомендуемый режим термообработки: первая закалка от температуры 860 °С в воде, вторая закалка от температуры 730 °С в воде, старение при 520 С с течение 3 ч, охлаждение в воде. В закаленном состоянии сталь удовлетворительно обра­батывается резанием и сваривается с присадкой проволоки Св-03Х12Н9М2С.

8,% <%%, KCV,Дж/см^г

Рис. 26.9. Влияние температуры на механические свойства мартенситностарею- щих сталей:

а - сталь ОЗХ9К14Н6МЗД (ЭП-921); б - сталь 03X14K14H4M3T (ЭП-767);

1 - а₀,₂; 2 - а_в; 3 - 8; 4 - KCV

Сталь ЭП 921 применяют для изготовления высоконагружен- ных деталей, в том числе таких деталей уплотнительных узлов арматуры, как седла клапанов, а также элементов турбодетанде­ров (валиков, подпятников, лопаток), где требуется сочетание, высокой твердости и эрозионной стойкости.

Высокий уровень свойств стали 03X14K14H4M3T (ЭП 767) определяется условиями формирования ее структуры.

Оптимальное сочетание прочности, пластичности и вязкости достигается при термической обработке, состоящей из закалки при 1050 °С, обработки холодом и старения при 520°С в течение 6 ч. В результате такой термообработки механические свойства стали при комнатной температуре составляют (не менее): а_в = 1450 МПа, ст₀,₂ = 1350 МПа, 5 = 15 %, KCV = 70 Дж/см². Высокий уровень вязкости KCV > 50 Дж/см² при температуре 77 К сохраняется бла­годаря присутствию в структуре 20-30 % остаточного аустенита.

Уже на начальных этапах старения наблюдается интенсивное упрочнение. Это связано с процессами перераспределения леги­рующих элементов и природой упрочнения стареющего мартенси­та, имеющего высокую плотность дефектов упаковки. Повышение температуры старения увеличивает диффузионную подвижность атомов и количество дисперсных частиц новой фазы. Старение при 520 °С в течение 6 ч приводит к наиболее эффективному уп­рочнению. При этом ударная вязкость сохраняет высокие значе­ния при температуре 77 К.

Сталь ЭП 767 обладает удовлетворительной свариваемостью. Сварка выполняется проволокой того же состава. Термообработан­ные сварные соединения при 293 К имеют а„ не менее 1300 МПа при хорошей ударной вязкости. При 77 К вязкость металла шва снижается, но составляет не менее 30 Дж/см².

Сталь ЭП 767 выплавляется в обычных промышленных элек­тропечах с последующим вакуумно-дуговым переплавом литых электродов не вызывает каких-либо технологических затрудне­ний. Металл характеризуется хорошей технологической пластично­стью. Ковка слитков на сортовой профиль и прокатка листа про­исходит удовлетворительно.

Сталь ЭП 767 широко используется в ракетно-космической технике для изготовления тонколистовых конструкций сложной конфигурации и деталей арматуры, работающих при температуре до 77 К (золотники, втулки, штоки, опоры, стаканы, клапаны, тарелки и др.).

Сталь и ее сварные соединения коррозионностойки в атмо­сферных условиях при повышенной температуре и относительной влажности 96-98 %.

Недостатками сталей ЭП 921 и ЭП 767 является повышенное содержание дорогого и дефицитного кобальта, а также ограниче­ние нижнего предела применения температурой 77 К.

Современная авиакосмическая техника требует расширения диапазона применения высокопрочных сталей до температуры кипения жидкого водорода 20 К.

Использование математико-статистических методов глав­ных компонент для обработки большого числа плавок позволи­ло разработать новую высокопрочную мартенситностареющую коррозионностойкую экономно легированную кобальтом сталь 03Х12Н7К6М4Б. Высокие прочностные и пластические свойст­ва стали при температуре 20 К достигаются при содержании в структуре, наряду с легированным мартенситом и интерметал- лидами, около 30 % остаточного аустенита. Оптимальный ре­жим термической обработки стали: закалка от 1000 “С, обра­ботка холодом при -70°С, старение при температуре 520°С в течение 5 ч.

Анализ регрессионных зависимостей показал, что наиболее высокий уровень вязкости при 20 К и высокие значения предела текучести и временного сопротивления при комнатной темпера­туре наблюдаются для стали, имеющей средний состав, %: 0,03 С, И Сг, 5,5 Со, 7 Ni, 0,15 Nb.

После термической обработки сталь 03Х12Н7К6М4Б обладает уникальным сочетанием свойств, позволяющим использовать ее в

широком температурном диапазоне 720-20 К. Сталь обладает удов­летворительной свариваемостью. Сварка выполняется проволокой того же состава. Механические свойства сварных соединений под­твердили высокую надежность материала. Сталь 05Х12Н7К6М4Б имеет следующие механические свойства:

	290 К	20 К
ств, МПа	1300	1900
а0 2, МПа	1200	1700
б5; %	15	11
KCV, Дж/см2	40	30

Сталь рекомендована для изготовления емкостей высокого давления, для хранения и транспортировки жидкого водорода.

Литейные стали

Стальные отливки сравнительно редко применяют в криоген­ной технике. Однако существует ряд изделий, для которых их применение целесообразно. К ним относится запорно-регулирую- щая арматура для перекачки криогенных жидкостей. Изготовле­ние корпусов вентилей из кованых, штампованных заготовок или проката путем механической обработки и сварки связано с боль­шими трудозатратами. Применение литья позволяет уменьшить трудоемкость.

Помимо хладостойкости стали этого назначения должны иметь высокий комплекс литейных свойств, обеспечивать плотность и герметичность материала отливки. Они должны обладать высо­ким сопротивлением механической и термической усталости, вы­держивая до 5000 циклов захолаживания — отогрева в диапазоне температур криопродукта и окружающей среды. По условиям эксплуатации корпус арматуры может испытывать как статиче­ские, так и динамические нагрузки. Статические нагрузки дейст­вуют на корпус при непрерывном прохождении криопродуктов под давлением. Кратковременные динамические нагрузки проис­ходят на переходных режимах, а также в случае гидравлического удара, связанного с резким торможением потока жидкости при подходе к местным сопротивлениям.

Обычно применяемые хромоникелевые стали хорошо сопро­тивляются динамическим нагрузкам в криогенных условиях, но имеют низкую прочность при комнатной температуре. Кроме то­го, они не обеспечивают высокую герметичность изделий из-за высокой склонности к пористости и пленообразованию, дополни­тельно снижающим жидкотекучесть. Эти стали склонны к обра­зованию развитой литой дендритной структуры, оказывающей отрицательное влияние на хладостойкость отливок.

Сопоставление характера разрушения литых аустенитных хромоникелевых и хромомарганцевых сталей с 10 % хрома и 25 % марганца показало в изломе хромоникелевых сталей вы­раженную дендритную структуру, в то время как хромомар­ганцевые стали сохранили вязкий характер разрушения вплоть до 4 К.

Более высокая растворимость газов в расплаве и твердом рас­творе хромомарганцевых сталей позволяет получить беспористую плотную структуру отливок.

Стали с высокой концентрацией марганца имеют более низ­кую температуру плавления, высокую жидкотекучесть и не обра­зуют устойчивых оксидных плен. Азот, введенный для упрочне­ния в хромомарганцевые стали в пределах до 0,30 %, повышает жидкотекучесть и не влияет на кристаллизацию. Однако при концентрации более 0,35 % в стали, содержащей 17 % хрома и 17 % марганца, азот может выделяться в молекулярном виде, об­разуя раковины и поры. Снижению опасности образования порис­тости способствует введение ванадия.

Для исследования был принят следующий комплекс и интер­валы варьирования элементов, %: 5-13 Сг, 20-28 Мп, 0-6 Ni, 0-1,5 V, 0-0,20 N. На постоянном уровне выдерживался углерод - 0,7 %, содержание вредных примесей серы и фосфора не превыша­ло 0,030 %. Литые образцы для определения механических свойств подвергали аустенитизации при температуре 1050 С с охлаждени­ем в воде. С помощью специальной литейной пробы определяли жидкотекучесть, литейную усадку, степень поражения трещина­ми и объем усадочной раковины.

Выявлено, что наибольший прирост прочности достигается введением азота. Содержание азота до 0,2 % позволяет обеспечить значения предела текучести при комнатной температуре не менее 350-400 МПа. Легирование никелем повышает энергию образо­вания дефектов упаковки и облегчает дислокационное скольже­ние, что снижает упрочняющее действие азота. Увеличение со­держания марганца до 28 % усиливает упрочняющее влияние азота и нейтрализует разупрочняющее действие никеля.

Максимальные значения работы деформации и разрушения при криогенных температурах имеют стали, содержащие 13 % хрома и 28 % марганца, без дополнительного легирования нике­лем или с малой его концентрацией.

Введение ванадия совместно с азотом приводит к измельчению дендритной структуры, упрочнению сталей дисперсными части­цами и снижению охрупчивающего влияния азота.

Оптимальное сочетание прочностных, пластических и вязких свойств, высоких литейных свойств и коррозионной стойкости

Механические свойства сталей и результаты испытаний литых корпу­сов внутренним давлением

Марка стали	Механические свойства						Давление в момент раз­рушения, МПа
	к	а, МПа	СТ02» МПа	Ss, %	ч, %	KCV, Дж/см2
07Х13Г28АНФЛ	293	600	300	77	62	140	360
	77	1160	660	42	28	90	410
	20	1190	815	23	17	80	-
12Х18Н10ТЛ	293	575	220	66	56	115	80
	77	885	530	17	13	25	130
	20	900	610	8	6	20	-

обеспечивает сталь типа 07Х13Г28АНФЛ, содержащая, %: С не более 0,7, 27-29 Мп, 12-14 Сг, 0,5-1,5 Ni, 0,1-0,2 V, 0,2-0,3 N. Механические свойства этой стали в сопоставлении с такими же характеристиками стали 12Х18Н10Т приведены в табл. 26.6.

Литые корпуса вентилей из стали 07Х13Г28АНФЛ имеют бо­лее высокие свойства и выдерживают более высокое внутреннее давление по сравнению с корпусами из литой стали 12Х18Н10Т.

Разрушение корпусов из стали 07Х13Г28АНФЛ происходило с образованием вязкого излома. Низкие свойства литой стали 12Х18Н10ТЛ обусловлены разрушением сколом из-за наличия пленки и грубой литой структуры.

Сталь 07Х13Г28АНФЛ хорошо сваривается без горячих и хо­лодных трещин. Отношение прочности основного металла и проч­ности сварного соединения находится в пределах 0,95-0,98.

Исследование надежности криогенного оборудования

К числу проблем криогенного металловедения в последние го­ды прибавилось продление срока службы сложного низкотемпе­ратурного оборудования. Существующие ныне рекомендации по парковому ресурсу криосистем ограничивают срок их службы ве­личиной в 100 тыс. часов. К настоящему времени этот ресурс пол­ностью или в основном исчерпан большей частью крупных про­мышленных криосистем. Это ставит задачу перехода от паркового к индивидуальному подходу к определению надежности и долго­вечности криосистем, уточнению возможности продления их экс­плуатации за расчетный ресурс. Такой подход требует исследований структурных изменений и свойств материалов в ходе эксплуата­ции конкретного агрегата, набора статистической информации о повреждениях и авариях. Однако решение этого вопроса наталки­вается на ряд трудностей. К их числу относится отсутствие опыта эксплуатации криосистем за пределами рабочего срока службы, что не позволяет прогнозировать возможные опасности при их дальнейшей эксплуатации сравнительным методом. Решение во­проса инженерным методом - путем анализа изменений, произо­шедших в металле и конструкциях в ходе эксплуатации, -- пря­мыми испытаниями и замерами зачастую оказывается невозможно из-за недоступности металла оборудования, защищенного слож­ной и крайне дорогостоящей изоляцией. Поэтому актуальными становятся исследования, направленные на разработку новых мо­бильных систем неразрушающего контроля, которые позволили бы провести анализ металла криосистем без повреждения изоля­ции через монтажные отверстия в сосудах, емкостях и трубопро­водах с помощью гибких щупов, подобных применяемым в меди­цине.

Для разработки новых методов контроля требуется опреде­лить эксплуатационные факторы, которые влияют на снижение надежности и долговечности оборудования, и на основании полу­ченной информации можно будет выбрать тот или иной физиче­ский принцип контроля.

В ходе исследований были выделены следующие факторы, приводящие к снижению безопасности эксплуатации криосистем:

• технологические и ремонтные межэксплуатационные ра- зогревы, приводящие к структурным изменениям в аустенитных сталях;

• локальные пластические деформации металла, связанные с монтажными и ремонтными работами и нарушениями трассиро­вок;

• воздействие на металл агрессивных коррозионных сред, при­водящее к возникновению дефектов типа трещин по механизмам МКК и КР.

Именно коррозионные повреждения связанные как с термиче­ским воздействием (МКК) так и с пластическими деформациями (стресс-корозия) оказываются наиболее опасными для снижения надежности оборудования.

В табл. 26.7 приведены данные испытаний механических свойств стали 12Х18Н12Т после различных режимов провоци­рующих нагревов, обеспечивающих наступление склонности к МКК. В том случае, когда интенсивность провоцирующего нагре­ва была ниже требуемого для МКК уровня (873 К, 3 ч) сталь со­хранила высокие пластичность и вязкость до температур жидкого гелия (5_5при4К = 11 %, КСУ_при4К = 100 Дж/см²). Появление в метал­ле трещин МКК охрупчивает сталь как при комнатной температу­ре, когда пластичность снижается до 3-6 % от 24 % при нагревах

Механические свойства плавок стали 12Х18Н12Т, поврежденных

МКК

Режим провоци­рующего нагрева		Т„са = 293 К			Г„си = 4,2К
7\ К	т, ч	о,, МПа	б5, %	KCV, Дж/см2	а„, МПа	5S, %	KCV, Дж/см2
873	3	660	24	190	2150	11	100
	8	690	8	70	2100	2	0
923	5	700	6	50	1950	2	0
	8	700	4	30	1740	0	0
973	5	690	5	50	1710	1	0
	8	700	3	20	1670	0	0

до 873 К, 3 ч, так и при температуре жидкого гелия, когда мате­риал разрушается хрупко - без остаточной деформации: 8_5при4К = = 0 %.

Существующие методы контроля, выявляющие подобные де­фекты на стадии их роста, например акустическая эмиссия, могут оказаться не эффективными в условиях эксплуатации криосистем из-за ускоренного роста дефекта в материале при низких темпера­турах. В данном случае требуется использование упреждающего метода, позволяющего выявить зоны, потенциально склонные к возникновению коррозионных трещин различных типов. Опреде­ление таких зон позволит разработать систему их дополнительно­го контроля, отмечать динамику изменений и предупредить появ­ление опасного для эксплуатации дефекта, установить объем и сроки ремонта оборудования.

Причинами коррозионных повреждений аустенитных сталей криогенного назначения можно считать структурные изменения, приводящие к возникновению карбидных сеток по границам зе­рен при МКК и зон с высоким уровнем напряжения при коррози­онном растрескивании. Карбидные ферромагнитные включения и зоны статического деформирования металла достаточно надежно выявляются методом магнитного анализа - по изменению маг­нитной проницаемости. Проведенные исследования позволили определить критерий, указывающий на наступление склонности материалов криосистем к коррозионным повреждениям ц_кр. Этот критерий учитывает химический состав стали, напряженность магнитного поля и температуру исследования (от 293 до 4,2 К), степень пластической деформации материала и влияние темпера­туры и времени межэксплуатационных технологических и ре­монтных разогревов.

На основании этого может быть предложен метод магнитомет­рического контроля криосистем, определяющий зоны «повышенной опасности» и позволяющий регламентировать объемы и сроки ре­монтных работ.

Из приведенных материалов и результатов исследований сле­дует, что среди рассмотренных составов сталей криогенной техни­ки нет универсальных, способных удовлетворить разнообразные требования конкретных ситуаций. Общей современной тенденци­ей является отход от использования сталей на хромоникелевой основе в сторону более сложной комплексной системы легирова­ния с дополнительным введением марганца, азота, молибдена и микролегирующих элементов. Вместе с тем наблюдается рост числа используемых марок сталей с одновременной их дифферен­циацией по назначению.

Железоникелевые сплавы

Для изготовления некоторых узлов криогенных установок, размеры которых не должны меняться с изменением температу­ры, используют высоколегированные инвары - сплавы с никелем. Сплав с 36 % Ni имеет коэффициент линейного расширения при температурах 50-100 К в 10-20 раз меньше, чем для никелевых и хромоникелевых сталей, а также алюминиевых сплавов.

Из инваров изготавливают жесткозакрепленные трубопроводы сложной пространственной формы, работающие при температурах до 20 К (например, трубопроводы жидкостных ракетных двигате­лей (ЖРД)), некоторые элементы арматуры, которые по условиям работы должны иметь минимальные изменения размеров при из­менении температуры. Малое значение коэффициента линейного расширения материала позволяет уменьшить напряжения в трубо­проводах и предотвратить возможность их разрушения. Отпадает необходимость установки сильфонных узлов для компенсации де­формаций, что упрощает конструкцию и делает ее более надежной.

Инвары ферромагнитны, имеют кристаллическую гранецен- трированную решетку, они не упрочняются термической обработ­кой и слабо упрочняются при пластической деформации. Инвар имеет низкую теплопроводность, почти вдвое меньшую, чем у ау­стенитных сталей, что особенно важно при использовании его в узлах, где необходимо уменьшить притоки теплоты.

Прочностные свойства инвара невысоки: предел текучести со­ставляет около 240 МПа, временное сопротивление 420 МПа. При охлаждении до 20 К ст_{0 2} возрастает в 3 раза, а а, - в 2 раза. Мо­дуль упругости сплава ниже, чем для стали: при 293 К Е = = 145 ГПа. По циклической прочности инвар близок к коррози­онной стали 12Х18Н10Т. Хотя ударная вязкость и уменьшается с понижением температуры, однако сплав сохраняет ее высокие значения и разрушается вязко вплоть до 4 К.

По сравнению с хромоникелевыми аустенитными сталями ин­вар имеет пониженную коррозионную стойкость. Никель, хотя и в меньшей степени, чем железо, склонен к коррозии, в том числе в атмосферных условиях. Скорость коррозии инвара в 5-6 раз меньше, чем для углеродистых сталей.

Железоникелевые сплавы удовлетворительно штампуются, куются, прокатываются, обрабатываются резанием. Для дополни­тельного снижения температурного коэффициента линейного расширения проводят термическую обработку инваров, состоя­щую из закалки от 840 С в воде, отпуска при 315 °С и старения в течение 50-100 ч при 100 °С. Железоникелевые сплавы удовле­творительно свариваются. Обычно применяется дуговая сварка в среде аргона. В качестве присадочного материала используют проволоку близкого состава. Сварные соединения не требуют тер­мической обработки, их прочность близка к прочности основного металла.

Недостатком железоникелевых сплавов является их высокая стоимость, превышающая стоимость сталей типа 12Х18Н10Т в 5—

9. раз.