Термическая обработка хромистых сталей
Хром способствует сигматизации, повышая количество выделяющейся фазы и уменьшая время до начала ее образования; одновременно хром несколько смещает область существования δ-фазы к более высоким температурам. В ферритных сталях с 20 % Сr минимальное время образования δ -фазы соответствует температуре 600 °С и составляет примерно 150 ч; в сталях с 25 % Сг минимальное время начала сигматизации наблюдается при 650 °С и составляет 15 ч.
Предварительная холодная пластическая деформация значительно стимулирует выделение δ-фазы. Термическая обработка хромистых сталей может быть различной в зависимости от преследуемой дели.
Для устранения отпускной хрупкости сталь следует подвергнуть кратковременному нагреву при температуре, превышающей область развития хрупкости, т. е. более 550 °С. Скорость охлаждения в интервале температур 350—550 °С должна быть достаточно высокой с тем, чтобы предупредить повторное развитие отпускной хрупкости. Например, для стали 15Х25Т рекомендуется охлаждение ниже 500 °С со скоростью не менее 10 °С/с. Для сталей с 17 % Сr возможны несколько меньшие скорости охлаждения. Для восстановления стойкости против межкристаллитной коррозии предварительно сенсибилизированной хромистой ферритной стали обычно применяют стабилизирующий отжиг при 750—800 °С. Время выдержки при температуре отжига для сталей типа Х17 и Х25, содержащих 0,005—0,15 % С, составляет примерно 60 мин. Стойкость к межкристаллитной коррозии может быть существенно повышена отжигом и при более низких температурах, но при условии увеличения продолжительности выдержек.
Снятие наклепа, полученного в результате холодной пластической деформации в хромистых ферритных сталях, обеспечивается нагревом при температуре 550—600 °С и выше.
Таким образом, термическая обработка хромистых ферритных сталей в интервале 550—800 °С с учетом временных характеристик и при выдержке и охлаждении одновременно устраняет последствия предшествующего отпускного охрупчивания, сенсибилизации и холодного наклепа.
Хрупкость, полученная в результате выделения δ-фазы, может быть устранена с помощью нагрева до температур, вызывающих ее растворение. Обычно для чисто хромистых сталей применяют нагрев в интервале 870—900°С в течение 1 ч с охлаждением в воде. Если сталь легирована молибденом, никелем или другими легирующими элементами, то растворение δ -фазы наступает при температурах 900—950 °С и при более длительных выдержках.
При температурах выше 850—900 °С в ферритных сталях начинается активный рост зерна, который сопровождается повышением температуры перехода в хрупкое состояние и увеличением склонности к межкристаллитной коррозии. При наличии крупного зерна отпускная хрупкость и сигматизация представляют большую опасность, так как проявляются на фоне пониженной ударной вязкости.
В связи с отсутствием полиморфных превращений в ферритных сталях рост зерна является необратимым явлением. Перевести ферритную сталь из крупнозернистого в мелкозернистое состояние возможно только с помощью горячей пластической деформации с температурой конца деформации 700—750 °С и последующей стандартной термической обработки.
В зоне термического влияния сварки невозможно избежать температур, вызывающих быстрый рост зерна. Продолжительность нахождения в интервале этих температур во многом определяет температуру перехода металла в хрупкое состояние, а следовательно, и надежность сварного соединения.
Возможность использования ферритных хромистых сталей с обычным содержанием углерода (до 0,10—0,15 %) необходимо рассматривать с учетом условий службы и конкретной конструкции изделия. После установления соответствия стали по стойкости против общей коррозии и другим видам коррозии необходимо принять во внимание толщину свариваемого металла, сложность напряженного состояния и рабочую температуру. Как правило, применение ферритных' хромистых сталей с указанным выше содержанием углерода в качестве коррозионностойких материалов ограничивается тонкостенными (до 3—5 мм) сварными изделиями неответственного назначения. При отсутствии сварки диапазон применения этих сталей может быть расширен. Кроме того, их можно с успехом использовать в сварных конструкциях достаточно большого сечения, если температура службы не ниже 100—350 °С. Этот интервал ограничен, с одной стороны, температурой перехода в хрупкое состояние, а с другой — температурой начала развития отпускной хрупкости.