Ферритные стали
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 высокотемпературном нагреве возможно образование аустенита, количество которого зависит от содержания С –см. рис). Наибольшее количество аустенита образуется при температурах 1000…11000С, при более высоких температурах содержание аустенита снижается . 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.
21
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: 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.
22
Мартенситные и мартенсито-ферритные стали
Применяют в качестве режущего инструмента (ножи).
Термообработка этих сталей – закалка+отпуск на заданную твердость. Критическая скорость закалки мала (см.рис.), 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.
23
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. Мд выше комнатной.
В таких 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. |
24 |
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).
Для повышения концентрации хрома на границе аустенит-карбид применяют стабилизирующий отжиг при 850…9500С, что повышает коррозионную стойкость.
.
25
Для стабилизированных сталей закалку проводят из двухфазной области аустенита и специальных карбидов МеС – с температур 1000..11000С (рисунок).
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.
.
26
Хромомарганцевоникелевые (10Х14Г14Н4Т) и хромомарганцевые
(10Х14АГ15) стали.
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 1000…11000С (рисунок) 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.
27
Аустенито-ферритные стали
Имеют повышенный σ0,2 по сравнению с аустенитными
однофазными сталями, отсутствует склонность к росту зерна при сохранении двухфазной структуры, меньшая склонность к МКК.
08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т.
Повышенное сопротивление МКК объясняют более мелкозернистой структурой двухфазных сталей. Благодаря более высокому содержанию хрома аустенит становится более устойчивым по отношению к мартенситному превращению.
Основные превращения:
Изменение количества аустенита и феррита в зависимости от температуры нагрева;
Распад -феррита с образованием -фазы и вторичного аустенита в интервале температур 650…8500С;
Выделение карбидных, нитридных и интерметаллидных фаз как из аустенита, так и из феррита;
Мартенситные превращения при охлаждении или при деформации;
Процессы охрупчивания ферритной фазы, связанные с упорядочением и расслоением («хрупкость 4750С»). 28
Технологическая пластичность двухфазных сталей зависит от соотношения фаз (рисунок).
Наиболее высокая пластичность аустенито-ферритных сталей наблюдается в интервале 950… 10500С, что объясняется наименьшей разницей в свойствах фаз при этих температурах.
Термообработка этих сталей 900…11000С заключается в закалке с температур
900…11000С (рисунок слева).
29
Аустенито-мартенситные стали
07Х16Н6, 09Х15Н9Ю, 08Х17Н5М3.
После закалки структура этих сталей – метастабильный аустенит, который может претерпевать мартенситное превращение при обработке холодом или при деформации ниже Мд.
Дополнительное упрочнение этих сталей может быть получено в результате дисперсионного твердения мартенсита при температурах 400…5000С. Для этого стали легируют Al, Cu, Ti. В этом случае возможно выделение интерметаллидной фазы NiAl, когерентной с ОЦК-матрицей, и NiTi или Ni(Al, Ti) с ОЦК структурой.
При отпуске (старении) выделяются также карбонитриды Mo и V, что повышает прочность, но снижает пластичность.
30
925… |
|
9750С |
Старение |
|
|
|
при 350… |
вода |
3800С |
|
|
Мн |
|
Обработка |
|
холодом при Т=- |
|
700С |
|
Для обеспечения достаточной прочности и одновременного повышения коррозионной стойкости стали (например 09Х15Н8Ю) подвергаются термической обработке: закалка на аустенит при температуре 925…9750С с последующая обработка холодом (-700С) и старение при 350…3800С.
После закалки сталь обладает высокой пластичностью В=900 МПа,
=30% и может пластически деформироваться и обрабатываться резанием. Обработка холодом вызывает превращение 80% аустенита в мартенсит. Последующее старение приводит к дополнительному упрочнению стали ( В=1200…1300 МПа, =14%) за
счет выделения в мартенсите дисперсных интерметаллидных фаз.
31
925…9750С
Старение 450…4800С
вода
Мд
нагартовка
Возможна также следующая обработка: закалка (на аустенит) с последующей деформацией при температуре ниже Мд и старением
при 450…4800С (рисунок слева). свойства стали после такой термообработки: В=1100 МПа, =14%.
32