Нержавеющих жаропрочных

В нержавеющих хромоникелевых сталях наряду с основной аустенитной у-фазой может встречаться сс-фаза в следующих модификациях: а-фаза, образующаяся в результате выделения из жидкости или из аустенита при высоких (выше 600—700°С) температурах; а'-фаза, образующаяся из аустенита при низких (ниже 600°С) температурах по мартенситному механизму.

Mb и Ti добавляют в сталь в небольших количествах (0,1—0,2%). В нержавеющих хромоникелевых сталях Mb и Ti предупреждают возникновение межкристаллитной коррозии, придают мелкозернистое строение, благоприятно отражающееся на механических свойствах

Применение конструкционных низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, теплоустойчивых и жаропрочных хромомолибденованадиевых, нержавеющих хромоникелевых сталей, биметаллов и композиционных материалов для изготовления аппаратов актуализирует проблему механической неоднородности. Механическая неоднородность, заключающаяся в различии механических характеристик зон (шва Ш, зоны термического влияния ЗТВ и основного металла) сварного соединения, является, с одной стороны, следствием локализованных температурных полей при сварке структурно-неравновесных сталей, с другой - применения технологии сварки отличающимися по свойствам сварочных материалов с целью повышения технологической прочности.

Как было установлено [63], потенциал пробоя для ряда нержавеющих хромоникелевых сталей в растворах хлоридов линейно уменьшается с ростом статических растягивающих напряжений за пределом текучести, а плотность тока пассивного состояния уве-личивается с ростом нагрузки при непрерывном деформировании. Причиной уменьшения потенциала пробоя считают повышенную химическую активность дислокаций.

Как было установлено [69], потенциал пробоя для ряда нержавеющих хромоникелевых сталей в растворах хлоридов линейно уменьшается с ростом статических растягивающих напряжений за пределом текучести, а плотность тока пассивного состояния увеличивается с ростом нагрузки при непрерывном деформировании. Причиной уменьшения потенциала пробоя считают повышенную химическую активность дислокаций.

лость». Среды разделяются по степени их агрессивности. Наиболее агрессивными являются растворы различных кислот в химических производствах, среднее положение занимает морская вода. Наименее агрессивна пресная вода, но и она существенным образом снижает сопротивление усталости конструкционных элементов не только из углеродистых, но и из нержавеющих хромоникелевых сталей, особенно в области напряжений, равных и меньших предела выносливости, определяемого при испытаниях на воздухе. Коррозионная усталость, особенно на начальной стадии зарождения поверхностных повреждений металла, изучается прежде всего с позиций физической химии [11, 29, 66], но по мере развития поверхностных раковин и трещин, проявляющих себя как концентраторы напряжений, вступают в силу закономерности механики разрушения. При этом характер процесса повреждений существенно зависит от химического состава и термообработки металла, типа агрессивной среды и таких факторов, как частота циклического нагружения и температура. Интенсивное изучение явления коррозионной усталости началось сравнительно недавно и в возрастающем потоке публикуемых исследований встречаются еще расхождения по отдельным конкретным вопросам.

На поверхности образцов нержавеющих хромоникелевых сталей при их циклическом нагружении в водной среде раковины не появляются, но сразу образуется сетка малозаметных поверхностных трещин глубиной порядка 0,01 мм. При числе циклов нагружения до десяти миллионов эти трещины особого влияния на сопротивление усталости не оказывают, однако при числе циклов нагружения в несколько десятков миллионов (т. е. при относительно низких уровнях циклических напряжений) указанные мелкие трещины, разрастаясь, приводят к разрушениям на таких уровнях напряжений, которые находятся ниже абсолютного предела выносливости, наблюдаемого при испытаниях на воздухе.

В процессе образования и выделения второй фазы карбидов в местах ее зарождения и выделения могут наблюдаться очень большие напряжения. Ряд исследователей считают, что эти напряжения играют не последнюю роль в развитии межкристаллитной коррозии. В нержавеющих хромоникелевых сталях, аустенит которых не особенно стабильный, выделение карбидов может привести к образованию мартенсита а-фазы. Чем выше концентрация углерода в стали, тем сильнее обедняется хромом твердый раствор и тем интенсивнее образуется мартенсит. Так как межкристаллитной коррозии подвержены также и глубоко аустенитные стали с высокой концентрацией никеля, например с 20% никеля, в которых мартенсит не образуется, то его не следует рассматривать как причину возникновения межкристаллитной коррозии.

Элементы теплообменной аппаратуры для работы в среде углекислого газа могут быть изготовлены из углеродистых, низколегированных и нержавеющих хромоникелевых сталей. Низколегированные стали в среде углекислого газа коррозионно устойчивы до температуры 300° С; при температуре 400° С и давлении 8 ата в сухом углекислом газе глубина коррозии за 20 лет составляет 0,5 мм; при 550° С за этот же период, образуется отслаивающаяся окалина, а при 600° С происходит сильное растрескивание этих сталей. Нержавеющие хромоникелевые стали коррозионно устойчивы до температуры 600° С.

Рабочие лопатки, работающие в среде пара с температурой выше 580° С, изготовляют из нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сталей аустенитного класса. Можно считать наиболее проверенными в работе стали ЭИ612, ЭИ405 и ЭИ123. Некоторые аустенитные стали рекомендуется использовать лишь в определенной зоне высоких температур, так как они становятся хрупкими при работе в зоне относительно более низких температур. Поэтому в стационарных паровых турбинах, учитывая заданный срок службы, равный 100000 ч, следует выбирать аустенитную сталь с большой осторожностью, базируясь на длительных исследованиях [83, 117, 143].

Изготовление биметаллических камер рабочих колес производилось в опытном порядке с применением в качестве основы Ст. 3, а в качестве плакирующего слоя нержавеющих хромоникелевых и хромистых сталей. При этом была получена высокая износостойкость деталей гидротурбин. Например, на Кременчугской ГЭС на трех агрегатах камеры рабочих колес изготовлены из двухслойного проката Ст. 3+1Х18Н9Т. Плакирующий слой из стали 1Х18Н9Т имеет следующий химический состав:

В последние годы все шире применяют нагрев в вакууме (обычно 10—10"1 Па, но иногда до 10~2—10~4 Па), особенно для нержавеющих, жаропрочных, электротехнических, шарикоподшипниковых и других сталей и сплавов.

Фазы легированных сталей — это легированный аустенит, легированный феррит и карбиды. Первая фаза является основой нержавеющих, жаропрочных и немагнитных сталей; вторая — основной составляющей нержавеющих и легированных конструкционных сталей.

цающим шелковистым отливом, т.н. кошачий глаз) - драгоценные камни. ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТ, горный лён,-минерал, волокнистая разновидность серпентина Mge[Si4Oio](OH)8. Важнейший пром. тип асбеста (св. 95% его мировой добычи). Твёрдость 2-2,5; плотность 2500 кг/м3. Плохой проводник тепла и электричества, растворим в кислотах. Используется при изготовлении несгораемых текстильных изделий, фильтров, теплоизоляции, огнестойких красок, а также в качестве наполнителей пластмасс и асбестоцемента. ХРОМ (от греч. chroma - цвет, краска; из-за "яркой окраски соединений) - хим. элемент, символ Сг (лат. Chromium), ат. н. 24, ат. м. 51,9961. Твёрдый голубовато-белый металл; плотн. 7190 кг/м3, /™1890°C. На воздухе не окисляется. Из минералов X. наибольшее значение имеют хром-шпинелиды. Осн. потребитель X.- металлургия; X. входит в состав нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных сталей, а также большого числа др. спл'авов (нихромы, хромали, стеллит). Из сплавов, содержащих X., изготовляют детали, особенно подверж. коррозии (корпусов подводных лодок, хим. аппаратуры). X. наносят на поверхности др. металлов (хромирование) для защиты их от коррозии. Соединения X. применяют как красители, окислители, дубители, отбеливатели и т.д. ХРОМА оксиды - оксид СгО, сес-квиоксид Сг20з, диоксид СЮ2 и три-оксид СгОз- Сг2Оз - тёмно-зелёные кристаллы; компонент футеровок ме-таллургич. печей, шлифовальных и притирочных паст; пигмент для стекла и керамики; катализатор. СЮз -тёмно-красные гигроскопические кристаллы, сильный окислитель; применяют при хромировании, для получения хрома, отбеливания масел, жиров и др., как протраву при крашении тканей, пигмент для керамики, стекла и резины. Ядовиты. ХРОМАЛЬ (от хром и алюминий) -назв. группы сплавов на основе железа с высоким уд. электрич. сопротивлением, содержащих хром (17-30%) и алюминий (4,5-6,0%). Обладают высокими жаростойкостью и уд. электрич. сопротивлением, рабочая темп-pa до 1400 °С. Применяются для изготовления нагреват. элементов электрич. печей и приборов. ХРОМАНСЙЛЬ (от хром и лат. man-ganum - марганец, silicium - кремний) - конструкц. среднелегир. сталь, содержащая примерно по 1% хрома, марганца и кремния. Характеризуется благоприятным сочетанием прочности и пластичности, а также хорошей обрабатываемостью. Применяется для изготовления ответств. конструкций в разл. отраслях машиностроения.

При резании металлов главным фактором, влияющим на коэффициент трения и определяющим в значительной степени другие контактные характеристики, является температура в зоне контакта [119]. Процессы упрочнения и разупрочнения приконтактных слоев, действуя одновременно, конкурируют между собой [120]. Высокие скорости деформации существенно увеличивают истинные напряжения в контактном слое (при температурах 600-800 °С в 2-2,5 раза). Это явление наиболее ярко проявляется при обработке высокопластичных, упрочняемых в процессе деформации нержавеющих жаропрочных материалов, при резании которых микротвердость прирезцовых поверхностей стружек, например, увеличивается в 1,5-2 раза [119].

ХРОМ (от греч. chrSma— цвет, краска; из-за яркой окраски соединений) — хим. элемент, символ Сг (лат. Chromium), ат. н. 24, ат. м. 51,990. X.— твёрдый металл серо-стального цвета; плотн. 7190 кг/м3, <пл 1903 "С, на воздухе не окисляется. Из минералов X. наибольшее значение имеет хромит (хромистый железняк) FeCr2O4. Осн. потребитель X.— металлургия; X. входит в состав нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных сталей. Из сплавов, содержащих X., изготовляют детали, особенно подверженные коррозии (детали корпусов подводных лодок, хим. аппаратуры). X. наносят на поверхности др. металлов (хромирование) для защиты их от коррозии, соединения X. применяют как красители, окислители, дубители и др.

Производство нержавеющих, жаропрочных, конструкционных и других видов специальных сталей можно производить только в электропечах, и в этой области электропечи находятся вне конкуренции. В результате этого в послевоенное время стала возрастать мощность и емкость электропечей всех конструкций, совершенствовалась технология процесса плавки и нагрева с широким внедрением механизации и автоматизации. Электропечи могут конкурировать с мартенами и в производстве обычной стали при определенных соотношениях мощностей. Расчетами доказано, что производство дуговой электропечи мощностью 60—70 т эквивалентно мартену в 160— 180т.

Производство нержавеющих, жаропрочных, конструкционных и других видов специальных сталей возможно проводить только в электропечах, и в этой области они находятся вне конкуренции. Электропечи

В то же время высокие требования к качеству изделий из нержавеющих, жаропрочных сталей часто требуют 100%-ного контроля механических свойств. Однако в силу существующих методик прямых испытаний механических свойств 100%-но можно контролировать только твердость, а предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и сужение —только выборочно на образцах или^ по твердости — по специальным таблицам. Но на многих изделиях даже твердость, по Роквеллу или Бринеллю, не всегда удается замерить — это детали сложной конфигурации, большие по весу и объему сварные изделия. Тогда прибегают к сравнительным методам (например, по методу Польди). Вот почему для этого класса сталей важны разработка и внедрение неразрушающих методов контроля механических свойств и качества термической обработки.

Цементации подвергают шейки коленчатых валов, кулачки распределительных валиков, оси, шестерни. Высокая твердость азотированного слоя сохраняется вплоть до 600° С. Азотированию, впервые примененному около 50 лет назад, подвергают гильзы штоков, штоки клапанов, некоторые валы, работающие в жестких температурных режимах. К азотированию прибегают при обработке легированных конструкционных, инструментальных, нержавеющих, жаропрочных и немагнитных сталей, чугуна, титана и металлокерамических изделий.

Табл. 1.— Химич. состав нержавеющих жаропрочных деформируемых сталей с карбид

Табл. 2.— Механич. свойства и режимы термич. обрпботки нержавеющих жаропрочных деформируемых сталей