производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Глава 1. Коррозионностойкие стали и сплавы / Глава 1.7. Коррозионностойкие стали других классов. Структура, свойства, термическая обработка и область применения / Глава 1.7.1. Высокохромистые стали ферритного класса (на примере сталей Х25Т и Х28)

Стали, которые содержат 25 и 28 % Сr, называют однофазными сталями ферритного класса. Они имеют высокую склонность к росту зерна при нагреве в области температур > 900 °С и значительную чувствительность к 475°-ной хрупкости. Поскольку стали этого класса не подвержены фазовым превращениям, хрупкость при комнатной температуре, обусловленная ростом зерна, не устраняется термообработкой. Эти факторы вызывают определенные трудности при производстве толстого листа из сталей типа Х25Т и Х28. Его холодная пластическая деформация при разрезке на гильотинных ножницах приводит к образованию в металле трещин и сколов. Порог хладноломкости сталей 0Х17Т, Х25Т и Х28 находится в области комнатных температур, вследствие чего их переработку необходимо проводить в подогретом состоянии при температурах до 100 °С и выше. В этом случае стали переходят в вязкое состояние и становятся технологичными. Однако осуществление такой технологии связано с необходимостью использования специального оборудования для подогрева стали и поддержания повышенной температуры при ее переработке.

Рост зерна при высоких температурах в сталях ферритного класса эффективно блокируется путем введения в них добавок таких элементов, как Са и Zr (по 0,2 %), В (0,05 %). Ударная вязкость, тем не менее, остается низкой, хотя показатели прочности и пластичности достаточно высоки и составляют, например, для стали Х28 σв = 555 - 585 МПа и δ = 27 - 30 %. Порог хладноломкости сталей лежит в области комнатных температур. Снизить его до минус 60 °С и увеличить ударную вязкость позволяет лишь применение высокого вакуума при выплавке и обеспечение очень низкого содержания С в стали.

Легирование стали N тормозит рост зерна при высоких температурах, однако, без существенного увеличения ударной вязкости. N принято вводить в сталь в количестве 1/75 - 1/100 от содержания Сr, так как в этом случае зерно измельчается в литом состоянии за счет модифицирующего действия нитридов хрома. Ограничение роста зерна при высоких температурах в деформированной стали связано с образованием аустенита по границам зерен феррита. Для этого в сталь вводят 1 - 2 % Ni. N в системе Fe-Cr, подобно С, смещает границу у-фазы в сторону более высокого содержания Сr. Как N, так и С имеют малые атомные радиусы и образуют твердые растворы внедрения. Их растворимость в феррите ниже, чем в аустените, вследствие чего в высокохромистых сталях присутствуют, как правило, карбиды и нитриды Сr. Легирование стали Х28, содержащей N, 1,5 % Ni повышает ее прочность и особенно ударную вязкость, значения которой тем больше, чем значительнее суммарное содержание N и Ni. Однако высокая ударная вязкость сохраняется только при условии проведения предварительной закалки стали с относительно невысоких температур. В случае высокотемпературных закалки и от-пуска (при 700...800 °С) ударная вязкость резко снижается.

При нагреве сталей Х28 и Х28Н, содержащей N, до 900-1000 °С их микроструктуры практически не различаются. Если нагрев усиливать до 1100 °С и выше, то в сталях образуется некоторое количество аустенита, который не-стабилен и склонен к мартенситному превращению в ходе последующего охлаждения.

Аустенит в высокохромистых сталях при нагреве образуется также при введении в них Mn, Ni, N, С. Высокохромистые стали полу ферритного и ферритного классов (например, Х17Т, 1Х18Н9Т, Х18Н12МЗ, Х28А, Х28НА, Х28) благодаря значительной пластичности можно прокатывать при пониженных температурах.

Стали Х25Т и Х28 являются окалиностойкими, и их используют для изготовления печной арматуры, цементационных ящиков и других металлоконструкций, эксплуатирующихся в газовых средах при температурах до 900… 1100 °С. Следует иметь в виду, что стойкость этих сталей к газовой коррозии сохраняется только в случае действия на металл минимальных постоянных или переменных механических нагрузок.

Высокохромистые стали, кроме того, обладают значительной стойкостью в коррозионных средах, содержащих сероводород и сернистый ангидрид, при высоких температурах. Стали этой группы, содержащие 25 - 28 % Сr, проявляют склонность к МКК аналогично сталям с 17 % Сr при высоких скоростях охлаждения с темпера-тур > 950 °С, что связано с выделением карбидов и обеднением границ зерен Сr. Стимулирующее влияние оказывает также образование при определенном составе стали некоторого количества мартенсита по границам зерен. Для предотвращения МКК в стали вводят Ti в количестве > 5 х % С или Nb в количестве > 10 х % с. В случае изготовления из высокохромистых сталей, не содержащих Ti и Nb, сварной аппаратуры, эксплуатирующейся в жестких коррозионных средах, ее подвергают дополнительному отжигу при 760.. .780°С с последующим охлаждением в воде или на воздухе. При этом вследствие диффузионных процессов выравнивается концентрация Сr в зерне и сопротивление стали МКК повышается.

Стали 0Х17Т и Х25Т, стабилизированные Ti и Nb, при непродолжительном высокотемпературном нагреве (например, в ходе сварки) не теряют стойкость к МКК, однако их механические свойства ухудшаются из-за роста зерна в зоне сварного соединения при нагреве. Порог хладноломкости сдвигается в область положительных температур. Термический цикл сварки ухудшает пластичность, которая достигается при прокатке толстого листа стали при пониженных температурах. Хрупкость сталей типа Х28 связана также с присутствием в них продуктов распада аустенита, который образуется из карбидов и карбонитридов при высоких температурах.

При нагреве высокохромистых сталей до 450...520 °С проявляется один из их основных недостатков - склонность к охрупчиванию. Это явление в научно-технической литературе носит название 475 °-ной хрупкости. Она проявляется значительнее у сталей, содержащих 25 - 30 % Сr, чем у сталей с 17 - 18 % Сr. При этом существенно изменяются физико-механические свойства сталей: снижаются ударная вязкость, относительное удлинение, электросопротивление; повышаются твердость и коэрцитивная сила.

Причины 475 °-ной хрупкости, в настоящее время, еще недостаточно изучены. К наиболее популярным версиям о природе этого явления относятся гипотезы об упорядочении твердого раствора в характерном интервале температур и о расслоении железохромистых твердых растворов. Методом рентгенофазового анализа показано, что в стали с 27 % Сr после выдержки при 482 °С образуются комплексы, богатые Сr. Они имеют химическое сродство с матрицей (когерентно связаны с ней), ОЦК решетку с параметром а = 2,878 А, что соответствует сплаву, содержащему 70 % Сr и 30 % Fe. Формирование богатых Сr комплексов не соответствует состоянию предвыделения α-фазы в сплаве, так как она образуется при более высоких температурах вследствие дендритной ликвации при затвердевании.

Склонность сталей типа Х25Т к 475 °-ной хрупкости обусловливает необходимость избегать характерных температур при производстве толстого листа и при эксплуатации сталей в узлах и аппаратах, работающих в соответствующих условиях. Следует иметь в виду, что 475 °-ная хрупкость высоко-хромистых сталей обратима и их нагрев до 780...800 °С с последующим быстрым охлаждением в воде восстанавливает запас пластичности и ударную вязкость. Хрупкость же, связанная с крупнозернистой структурой стали, повторной термообработкой не устраняется.

Горячую деформацию (прокатку, штамповку, ковку) сталей Х25Т и Х28 следует проводить при относительно низких температурах (1000...700 °С), что исключает собирательную рекристаллизацию. Для осуществления холодной гибки и вальцовки толстого листа может не хватить запасов пластичности и вязкости стали, поэтому с целью предотвращения трещинообразования рекомендуется применять местный или общий подогрев металла до температур > 100 °С, при которых стали переходят в вязкое состояние.

Стали Х25Т и Х28 имеют удовлетворительную свариваемость. Максимальным запасом пластичности и наибольшей коррозионной стойкостью обладают сварные соединения из этих сталей, выполненные с помощью электродов из аустенито-ферритной стали. Например, часто используют электроды из стали Х25Н13 с покрытиями ЭЗБ или электроды из феррито-аустенитных сталей Х28Н4А и Х25Н5Б с покрытиями ЭНТУ-3 или Ф-1.

Основной металл и сварные соединения из стали Х25Т отличаются удовлетворительной стойкостью к МКК. В то же время, сварные соединения из стали Х28 и других сталей, не стабилизированных Ti и Nb (например, Х28А и Х28АН), склонны к МКК. Однако в газовых средах при температурах свыше 800 °С эти стали имеют значительную коррозионную стойкость.

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.