Коррозионно-стойкие мартенситно-стареющие стали.

Составы и свойства.

Вследствие высокого содержания никеля мартенситно-стареющие стали общего назначения превосходят по коррозионной стойкости (без нагрузки) стойкость высокопрочных конструкционных низколегированных сталей, а по сопротивлению коррозии под напряжением уступают им. Коррозионная стойкость сталей этого, класса повышается при введении уже 5% Сr; однако достаточную работоспособность сталей как в атмосферных условиях, так и в некоторых агрессивных средах обеспечивает введение не менее 10—12% Сr.

Относительное изменение длины образцов при отдельных операциях упрочняющей термической обработки стали Н18К9М5Т
Рис. 1. Относительное изменение длины образцов при отдельных операциях упрочняющей термической обработки стали Н18К9М5Т

Легирование хромом вносит существенные изменения в фазовый состав мартенситно-стареющих сталей, способствует сохранению в стали значительного количества остаточного аустенита, в связи с чем коррозионно-стойкие мартенситно-стареющие стали фактически принадлежат к переходному (мартенситно-аустенитному) классу, и в цикле их упрочняющей обработки рекомендуют перед старением проводить обработку холодом или холодную пластическую деформацию. Для мартенситно-стареющих сталей, содержащих хром, характерным является рост коэффициента деформационного упрочнения, что позволяет использовать для них холодную пластическую деформацию перед старением как эффективный дополнительный фактор упрочнения.

Коррозионно-стойкие мартенситно-стареющие стали, содержащие кобальт, отличаются существенно более высокой теплостойкостью, сохраняя работоспособность до 550 °C.

Наиболее распространенные составы коррозионно-стойких мартенситно-стареющих сталей и их свойства после полного цикла упрочняющей обработки (по литературным данным) приведены в табл. 8. Отдельно выделены стали, Предназначенные для эксплуатации при повышенной температуре.

Стали, нашедшие широкое промышленное применение, условно могут быть разбиты на две группы: низкоуглеродистые слабостареющие (типа 08Х15Н5Д2Т) и безуглеродистые интенсивно стареющие (типа 03Х12Н10Д2ТБ и 03X11Н10М2Т).

Сталь 08Х15Н6Д2Т (ВНС-2) в закаленном состоянии кроме мартенсита содержит около 10% остаточного аустенита. Температура закалки составляет 950—1000 °C. Охлаждение при закалке должно быть ускоренным во избежание образования сетки зернограничных карбидных выделений. Закалка может одновременно сочетаться с обработкой давлением, при этом сталь ведет себя как аустенитная, если деформация заканчивается при температуре выше начала мартенситного превращения. В большинстве случаев после такой термомеханической обработки нет необходимости выполнять обработку холодом.

В закаленном состоянии сталь характеризуется повышенным временным сопротивлением (1150—1220 МПа) при очень высоком сопротивлении удару: KCU=1,5—2 МДж/м2. Старение при 450 °C способствует достижению более высокого упрочнения (σв=13504-1450 МПа, σ0,2=1150-4-1250 МПа). Прочность стали может достигать - 1600 МПа, если перед старением ее подвергнуть холодной пластической деформации.

Сочетание высоких механических свойств (в том числе и при криогенных температурах) с отличной свариваемостью делает сталь 08Х15Н5Д2Т перспективным материалом для многих отраслей современной техники.

Сталь 03Х12Н10Д2ТБ. Закалка стали проводится с температур 870—1150 °C (в зависимости от содержания титана соответственно 0,4—1,2%) и сочетается с обработкой холодом при —70 °C, 2 ч. Преимущество безуглеродистых сталей (по сравнению с низкоуглеродистыми) — меньшая чувствительность к охрупчнванию при замедленном охлаждении.

Оптимальный режим старения стали 03Х12Н10Д2ТБ — нагрев при 450 °C, выдержка 6 ч. При этом достигаются следующие свойства: σв=1800 МПа, σ0,2 = 1700 МПа, σ0,002=1260 МПа, δ = 10%, HV 460. Проведение ступенчатого старения по схеме 450 °C + 400 °C позволяет повысить предел упругости (σ0,002=1300 МПа) и особенно релаксационную стойкость стали. Также весьма эффективным является применение перед старением холодной пластической деформации (при ε=80% σв повышается до 2500 МПа).

Таблица 1. Содержание основных легирующих элементов и механические свойства (средние) коррозионно-стойких мартенситно-стареющих сталей
Обозначение стали Средняя концентрация легирующих элементов (по массе), % Механические свойства
σв σ0,2 ð ψ KCU, МДж/м2
МПа %
Стали для нормальных температур
Х5Н12М3Т 5Cr; 12Ni; 3Mo; 0,4Ti 1550 1450 15 61 0,6
Х11Н10М2Т 11Cr; 10Ni; 2Mo; 0,6Ti 1500 1400 8 50 0,5
Х11Н10М2Т 11Cr; 10Ni; 2Mo; 0,9Ti 1550 1480 12 58 0,5
Х11Н10М2Т 11Cr; 10Ni; 2Mo; 1,2Ti 1750 1700 12 50 0,37
X12H8Л 12Cr; 8Ni; 0,9Be 1860 1720 16 6
X12H9Д2ТБ 12Cr; 9Ni; 2Cu; 1Ti; 0,4Nb 1800 1700 10
X12H9МД2Т 12,5Cr; 8,5Ni; 2,2Cu; 0,7Mo; 0,8Ti 1550 1500 10 50 0,5
X12H10Д2Т 12Cr; 9Ni; 2Cu; 1,2Ti 1720 1650 10 45
Х14Н5МГ2ТЮ 15Cr; 5,5Ni; 2Mn; 1Mo; 0,3Ti; 0,3Al 1350 1280 16 50 0,45
Х14Н5Д2МБ 14,5Cr; 5Ni; 2,2Cu; 1,5Mo; 0,25Nb 1500 1270 15 63 0,9
Х15Н5Д2Т 14,5Cr; 5Ni; 2Cu; 0,2Ti 1450 1350 11 50 0,8
Теплостойкие стали
Х5Н12К3М7Т 5Cr; 12Ni; 3Co; 7Mo; 1,1Ti 2000 1900 8 45 0,45
Х9Н6К14М4Т 9Cr; 6Ni; 14Co; 4Mo; 2Cu 1700 1600 0,4
Х11Н4К7Г3М5Т 11Cr; 4Ni; 7Co; 3Mn; 5Mo; 0,3Ti 1700 1450 15 50 0,2
Х12Н8К5М2Т 12,5Cr; 8Ni; 5,2Co; 2Mo; 0,9Ti 1800 1700 9 40
Х12Н7К7М4 12Cr; 7Ni; 7Co; 4Mo 1600 1500 16 46 0,5
Х12Н5К14М5Т 12Cr; 5Ni; 14Co; 5Mo; 0,3Ti 1700 1650 0,4
Х12Н2К16М4 12Cr; 2Ni; 16Co; 4Mo 1600 1550 12 55
Х13К13М5 13Cr; 13Co; 5,5Mo 1590 1340 15 50
Х13К16М5 13Cr; 16,4Co; 8Mo 1700 1550 14 48
Х14Н6К9М5 14Cr; 5,5Ni; 9Co; 5Mo 1550 1350 15 55 0,4
Х14Н4К14М3Т 14,5Cr; 4Ni; 14,6Co; 2,9Mo; 0,2Ti 1650 1500 20 62 0,78
1. Освоенные промышленностью марки коррозионно-стойких мартенситно-стареющих сталей поставляются по техническим условиям.

Таблица 2. Физические свойства стали 03Х11Н10М2Т
Параметр Температура, °C
20 100 200 300 400 500
α∗106, °C-1 10,4
(20-100)
11,1
(100-200)
11,7
(200-300)
12,2
(300-400)
12,8
(400-500)
λ, Вт/(м∗°C) 17,7; 18 19,3 20,1 20,9 21,3
c, кДж/(кг∗°C) 0,460 0,502 0,544 0,628 0,712

Особенностью стали является высокий предел упругости (σ0,002) при нагреве: 1100 МПа при 200 °C; 930 МПа при 300 °C; 830 МПа при 400 °C. Упругие элементы из этой стали могут длительно работать при температуре 300—350 °C, а кратковременно — при 400°C.

Сталь 03Х12Н10Д2ТБ обладает высокой коррозионной стойкостью не только в условиях обычных статических испытаний на коррозию, но и при непосредственном нагружении в таких коррозионно-активных средах, как 60% -ная HN03 и 3% -ная NaCl. В процессе этих испытаний не наблюдали изменений в значениях предела упругости, упругого последействия, упругого гистерезиса. Благодаря ценному сочетанию технологичности и высоких механических свойств, в первую очередь высокого сопротивления развитию малых пластических деформаций, сталь рекомендуется главным образом для изготовления пружин и других упругих элементов ответственного назначения.

Сталь 03Х11Н10М2Т применяется для изготовления элементов обшивки, емкостей, нагруженных внутренним давлением, пружин. Температура эксплуатации — от криогенных температур до 500 °C. Рекомендуемый режим термической обработки: закалка при 900 °C, охлаждение на воздухе, старение при 500—525 °C, 2 ч. Некоторые физико-механические свойства стали приведены в табл. 2.

Определенные преимущества имеет аустенитизация стали Х11Н10M2Т при пониженной температуре (800—850 °C, особенно при минимальном содержании в ней углерода. В этом случае при равной прочности (при других температурах закалки) сталь имеет существенно более высокую вязкость и одновременно наиболее высокую стойкость против коррозионного растрескивания под напряжением.

В качестве эффективной меры по предотвращению теплового охрупчивания рекомендуется там, где это возможно, вообще отказаться от проведения закалки. При условии завершения горячей пластической деформации изделий при температурах не выше 800—850 °C и ускоренного охлаждения обеспечивается наследование эффекта высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО), нет опасности выделения в аустените охрупчивающих фаз и потому оказывается возможным одновременно повысить как прочностные характеристики, так и показатели пластичности и вязкости стали.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.