Нержавеющие стали аустенитного класса. Назначение легирующих элементов. Марки. Режим термической обработки. Причины интеркристаллитной коррозии и способы ее устранения.
ОТВЕТ. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали
– это стали устойчивые против электрохимической коррозии. Для защиты от электрохимической коррозии в сталь вводят хром в количестве не менее 13%, при этом электрохимический потенциал становится положительным (рис. 45). Необходимо, чтобы хром находился в твердом растворе, для предотвращения связывания хрома в карбиды содержание углерода в стали должно быть небольшим.
Рис. 45. Влияние содержания хрома на электрохимический потенциал железохромистых сплавов
По химическому составу нержавеющие стали подразделяют на хромистые и хромоникелевые.
Хромоникелевые нержавеющие стали аустенитного класса имеют пониженное содержание углерода (0,04…0,17%С) для предотвращения образования карбидов, содержат 17…19%Cr для защиты от коррозии и 8…12%Ni для стабилизации аустенитной структуры: 12Х18Н8, 08Х18Н10. В равновесном состоянии стали имеют структуру аустенит+карбиды хрома М23С6. Путем закалки от температуры 1100…1150С в воде или на воздухе обеспечивается растворение карбидов и получение однофазной структуры легированного аустенита.
Эти стали не упрочняются термообработкой, повышение прочности достигается наклепом в результате холодной пластической деформации. Хромоникелевые стали обладают высокой пластичностью, коррозионной стойкостью в окислительных и других агрессивных средах, хорошей обрабатываемостью давлением.
Аустенитные хромоникелевые стали склонны к межкристаллитной коррозии (МКК) - коррозии по границам зерен. Это происходит из-за локального выделения карбидов хрома и обеднения хромом пограничных участков аустенита. Чем меньше в стали углерода, тем ниже ее склонность к МКК. Для снижения склонности к МКК в стали вводят титан или ниобий (например, 12Х18Н9Т или 08Х18Н12Б), которые связывают углерод в карбиды TiC или NbC, сохраняя весь хром в твердом растворе.
Аустенитные хромоникелевые стали отличаются широким масштабом применения для различных изделий, работающих в агрессивных средах, в частности, в химической и пищевой промышленности.
Медь и ее сплавы. Состав, структура, маркировка. Свойства и применение медных сплавов.
ОТВЕТ. Медь и ее сплавы
Свойства меди:
Тпл=1083°С,
кристаллическая решетка ГЦК (полиморфных превращений не испытывает),
высокая тепло- и электропроводность;
коррозионная стойкость;
высокая пластичность;
высокие технологические свойства: хорошо обрабатывается давлением, сваривается, легко поддается пайке, полируется.
Различают две основные группы медных сплавов: латуни и бронзы.
Латуни
Латуни – сплавы меди с цинком. Маркируются буквой Л и числом, показывающим содержание меди (например, латунь Л68 содержит 68% Cu и 32% Zn). В марках многокомпонентных латуней содержатся буквенные обозначения элементов, числа последовательно показывают содержание меди и каждого легирующего элемента. Например, латунь ЛАН59-3-2 содержит 59%Cu, 3%Al, 2%Ni (остальное Zn).
В системе Cu–Zn образуются следующие фазы:
α - твердый раствор цинка в меди, предельная растворимость 39% Zn;
′ - упорядоченный твердый раствор меди на основе электронного соединения CuZn, существует при температуре ниже 454°С;
- неупорядоченный твердый раствор меди на основе CuZn, существует при температуре выше 454°С.
Практическое применение имеют латуни, содержащие до 45% Zn, сплавы с большей концентрацией цинка обладают пониженной прочностью и пластичностью.
Латуни по структуре делят на две группы:
однофазные со структурой α-твердого раствора, содержат <39%Zn;
двухфазные со структурой α + β', содержат от 39% до 45%Zn.
Однофазные α-латуни (Л96, Л80) обладают пластичностью, хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии, упрочняются холодной пластической деформацией. Однофазные латуни применяются в виде полос, лент, проволоки, а также в качестве деталей (шайбы, втулки и т.д.).
Двухфазные α+β'-латуни (Л59, Л60) по сравнению с однофазными латунями имеют бόльшую прочность и износостойкость, из них изготавливают втулки, гайки, токопроводящие детали.
Специальные латуни дополнительно легированы элементами: Sn, Pb, Si, Ni, Al, Fe, Mn.
Олово повышает коррозионную стойкость латуней в морской воде, поэтому оловянные латуни (ЛО62-1) называются морскими и применяются в судостроении.
Свинец улучшает обрабатываемость резанием на станках-автоматах, такие латуни (ЛС59-1) называют автоматными.
Кремний повышает коррозионную стойкость и технологические свойства латуней. Кремнистые латуни (ЛК80-3) обладают высокой прочностью, пластичностью, вязкостью не только при комнатных, но и при низких температурах (до -183°С).
Никель улучшает механические свойства и повышает коррозионную стойкость латуней (ЛН65-5).
Бронзы
Бронзы – это сплавы меди с различными элементами: оловом, алюминием, кремнием, хромом, кадмием, бериллием и др. Маркировка бронз начинается с букв Бр, далее следуют буквенные обозначения легирующих элементов, а затем цифры, показывающие содержание каждого элемента. Например, бронза БрОЦС6-6-3 содержит 6%Sn, 6%Zn, 3%Pb, остальное – медь.
Оловянные бронзы
В системе Cu–Sn образуются следующие фазы:
α-твердый раствор олова в меди;
химические соединения Cu5Sn (β-фаза), Cu3Sn (ε-фаза), Cu31Sn8 (δ-фаза).
Практическое значение имеют сплавы, содержащие до 10…12%Sn. По содержанию олова бронзы делят на:
деформируемые, с содержанием Sn до 6%;
литейные, с содержанием Sn более 6%.