Ферритные стали

Эти стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака и др. агрессивных средах. Применяют для изделий, работающих в окислительных средах, для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности.

Коррозионная стойкость этих сталей повышается с увеличением содержания Cr. Только при С0,03% в структуре стали наблюдается чисто ферритная структура (в стали типа 12Х17 при высокотемпературной нагреве возможно образование аустенита, количество которого зависит от содержания С – рисунок слева). Наибольшее количество аустенита образуется при температурах 1000…1100⁰С, при более высоких температурах содержание аустенита снижается (рисунок слева). Образование аустенита в этих сталях нежелательно, т.к. при охлаждении это приводит к мартенситному превращению, в результате чего снижается пластичность и коррозионная стойкость. Получению однофазной структуры способствует легирование Ti, Nb, Mo.

Термообработка этих сталей назначается исходя из условий эксплуатации и с учетом возникновения отпускной хрупкости при 475⁰С, выделения -фазы и склонности к МКК. Используют два вида термообработки (рисунок слева): отжиг при 560…800⁰С (выдержку назначают с учетом возникновения отпускной хрупкости и выделения -фазы) или закалку с выдержкой при температуре 870…950⁰С в течение 1 часа с охлаждением в воде.

Мартенситные и мартенсито-ферритные стали

Обладают хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в слабоагрессивных средах и имеют высокие механические свойства. Применяют в качестве режущего инструмента (ножи).

Термическая обработка этих сталей – закалка+отпуск на заданную твердость. Критическая скорость закалки мала (рисунок слева), поэтому закаливают на воздухе. Закалку проводят с температур 950…1020⁰С для полного растворения в аустените карбидов Cr₂₃C₆. После закалки сталь имеет высокую коррозионную стойкость и HRC 56…58.

Отпуск при 200…400⁰С проводят для снятия внутренних напряжений; он не оказывает влияния на коррозионную стойкость. Сталь 40Х13 после такого отпуска имеет HRC50.

При отпуске выше 500⁰С происходит распад мартенсита и выделение карбидов типа Ме₂₃С₆, что снижает коррозионную стойкость.

Аустенитные стали

Хромоникелевые стали.

10Х18Н9Т.

Эти стали имеют высокие прочность, пластичность, коррозионную стойкость и технологичность.

Введение в сталь Ni расширяет -область, снижает точку мартенситного превращения до температур ниже комнатной. Мартенсит в таких сталях может быть получен пластической деформацией, т.к. М_д выше комнатной.

В хромоникелевых аустенитных сталях возможны следующие превращения:

• Образование карбидных, карбонитридных фаз по границам зерен и -фазы при нагреве в интервале 650…850⁰С. В результате снижается пластичность и сопротивление МКК

• Растворение этих фаз при нагреве до температур 1100…1200⁰С;

• Образование -феррита при нагреве до высоких температур, что снижает технологичность стали при горячей обработке давлением;

• Образование - и -мартенсита при охлаждении и пластической деформации.

Термическую обработку проводят для получения аустенитной структуры, снятия внутренних напряжений и устранения склонности к МКК.

Для сталей, нестабилизированных Ti или Nb термическая обработка состоит из закалки из однофазной аустенитной области (1000⁰С) в воду. Температура нагрева под закалку должна быть выше температуры растворения хромистых карбидов (рисунок слева).

Для повышения концентрации хрома на границе аустенит-карбид применяют стабилизирующий отжиг при 850…950⁰С, что повышает коррозионную стойкость.

Для стабилизированных сталей закалку проводят из двухфазной области аустенита и специальных карбидов МеС – с температур 1000..1100⁰С (рисунок слева).

В процессе стабилизирующего отжига при 850…950⁰С возможно превращение карбидов хрома в специальные карбиды, что устраняет склонность к МКК.

Отжиг более эффективен для стабилизированных сталей.

Хромомарганцевоникелевые (10Х14Г14Н4Т) и хромомарганцевые (10Х14АГ15) стали.

Имеют высокую коррозионную стойкость во многих агрессивных средах. Применяются в торговом и пищевом машиностроении.

Mn является аустенитообразующим элементом с несколько меньшей стабилизирующей способностью, чем у Ni. Аустенитную структуру можно получить при содержании > 15% Mn и < 15% Cr. В других случаях образуется двухфазная структура.

Термическая обработка этих сталей (рисунок слева) заключается в закалке от 1000…1100⁰С в воду для обеспечения аустенитной структуры, снятия наклепа и устранения склонности к МКК. Выдержка под закалку должна быть минимальной, т.к. Mn имеет тенденцию к избирательному окислению при высоких температурах, в результате чего поверхностные слои обедняются Mn и могут приобретать феррито-мартенситную структуру, что нежелательно.