Что такое аустенитная сталь. Аустенитные стали – работают в самых агрессивных средах! Структурные изменения в металле при сварке аустенитных хромистых сталей
Выше определённого содержания марганца, никеля или некоторых других элементов γ-состояние существует как стабильное от комнатной температуры до температуры плавления. Такие высоколегированные железные сплавы называют аустенитными сталями. В отличие от других железных сплавов аустенитные стали (и ферритные) не имеют превращений при нагревании и охлаждении . Поэтому термическую обработку для упрочнения аустенитных сталей не применяют.
Эта сталь используется, среди прочего, для производства деталей машин и потребительских товаров для пищевой промышленности, косметической промышленности, фармацевтической промышленности, сантехники или предметов домашнего обихода. Смешанные кристаллы у железных сплавов называются аустенитом. Формирователями аустенита являются, например, никель, кобальт, марганец, азот или углерод. Они легированы сталью для производства нержавеющей стали.
Обратите внимание, однако, что мы не занимаемся листовым металлом, но обрабатываем его только для вас. В консультации мы выберем подходящий материал для вас, в зависимости от предполагаемого использования. Ферритные нержавеющие стали делятся на две группы:. с примесью от 11 до 13% хрома с примесью около 17% хрома. Из-за низкого содержания хрома хромовые стали от 10, 5 до 13% называются «градиентами коррозии». Они используются там, где жизнь, безопасность и низкое техническое обслуживание являются фокусом, и никакие особые требования не предъявляются к внешнему виду.
К хладостойким аустенитным сталям также относятся хромомарганцевые стали (аустенитные стали, в которых никель полностью или частично заменён марганцем); стабильные аустенитные хромоникельмарганцевые стали с азотом (аустенитные стали, одновременно легированные хромом, никелем и марганцем) и метастабильные аустенитные стали .
Это относится, например, к конструкции контейнеров, вагонов и транспортных средств. Высокая коррозионная стойкость является самым важным свойством этой марки из нержавеющей стали. По этой причине аустенитные нержавеющие стали используются в зонах с агрессивными средами.
Например, при контакте с хлоридной морской водой, в химической или пищевой промышленности. Аустенитно-ферритные нержавеющие стали. Аустенитно-ферритные нержавеющие стали часто называют дуплексными стали из-за их двух структурных компонентов. Эта высокая пластичность и в то же время улучшая коррозионную стойкость делают эти стали особенно подходящими для морских применений.
Лит.:
Эти стали и в отожженном и в нормализованном состоянии относятся к аустенитному классу. В основном это Cr - Ni стали. Введение в сталь никеля сильно расширяет - область, снижает температуру мартенситного превращения и при 8% Ni сталь с 18% Cr и 0,1% С становится аустенитной. В этих сталях может быть 8-13% Ni. Примером могут служить стали 10х18Н9Т; 10х18Н10Т; 12Х18Н9 и др.
Быстрое охлаждение приводит к образованию мартенситной структуры. Эти стали используются, например, для изготовления бритвенных лезвий, ножей или ножниц. Предпосылкой для адекватной коррозионной стойкости является подходящая поверхность, которая может быть достигнута, например, путем шлифования. Они являются магнитными, свариваемыми, невоспламеняющимися и не особенно коррозионно-стойкими. При легировании молибдена, титана или ниобия в некоторых вариантах. Коррозионная стойкость улучшилась. Эти ферриты используются в промышленности азотной кислоты и в автомобилестроении.
Основные преимущества аустенитных сталей следующие:
коррозионная стойкость во многих средах;
высокая пластичность;
хорошая свариваемость.
Благодаря своим свойствам аустенитные стали нашли широкое применение в качестве конструкционных в различных отраслях машиностроения.
В этих сталях могут быть следующие фазовые превращения:
Они в основном используются для высокотемпературных применений. Под образованием карбида понимается, что хром реагирует с углеродом с образованием карбида хрома. и, таким образом, создают хроматические зоны в структуре нержавеющей стали, которые затем не являются коррозионно-стойкими. Более высокое содержание хрома и добавление дальнейшего. Элементы сплава, такие как никель, молибден, марганец или медь, улучшают коррозионную стойкость, но также изменяют механические свойства.
Сопротивление нержавеющей стали в первую очередь является результатом образования оксида хрома на поверхности стали на так называемом пассивном слое. Это непроницаемо и восстанавливается при повреждении под воздействием кислорода. Хром значительно увеличивает прочность без значительного ухудшения относительного удлинения. Хром также является твердым карбидом. По этой причине углерод должен оставаться низким или связанным стабилизирующими элементами, такими как титан или ниобий.
образование карбидных (Me 23 C 6 и MeC) и карбонитридных (Me(C, N)) фаз;
образования -фазы в интервале 650-850С;
растворение этих фаз при нагреве до 1100-1200С;
образование в аустенитной области -феррита при нагреве выше 1100С;
образования и– мартенсита при охлаждении до отрицательных температур или при деформации.
Выделение карбидных и карбонитридных фаз происходит преимущественно по границам зерен аустенита, что снижает пластичность и сопротивление МКК. Присутствие - фазы резко охрупчивает сталь. Выделение- феррита отрицательно сказывается на технологичности стали, особенно при горячей обработке давлением (образуются трещины), поэтому количество-феррита должно быть не более 10-15%. Это достигается соотношением Cr /Ni1,8. При проведении различных обработок температура не должна превышать 1100˚С.
Мартенситы являются магнитными и могут быть охарактеризованы. Термическая обработка. Использование с механически сильно напряженными частями. Первая часть истории: нержавеющая сталь находит свое происхождение в Первой мировой войне. В настоящее время один из них ищет способ создания более стойких к коррозии стволов с пистолетами. Экспериментированы железо-хромовые сплавы, и случайно было обнаружено, что железо-хромовый сплав не ржавеет, когда процент хрома составляет более одиннадцати процентов. Было также случайно обнаружено, что сплавы, изготовленные из железа, хрома и никеля, менее восприимчивы к коррозии и кислотным парам.
Термическая обработка
Цель термической обработки: получение аустенитной структуры, снятия внутренних напряжений и устранение склонности к МКК, которая возникает при сварке, горячей обработке давлением и других технологических операциях.
Проводят два вида термической обработки: закалка и отжиг (рисунок 5.3). Закалка проводятся с температуры выше t р – температуры растворения карбидов хрома (Fe, Cr) 23 C 6. Если в стали нетTiили Nb (рисунок 5.3 (а)) нагревают под закалку до 900-1000˚С, получают при нагреве однородный аустенит и охлаждают в воде, чтобы карбиды хрома не успели выделиться.
В настоящее время используются многие виды нержавеющей стали, все из которых состоят из 3 основных групп: феррита, мартенсита и аустенита. Эта сталь содержит более 25 процентов хрома и никеля, содержание углерода составляет менее 0, 1 процента. Поставщики стали адаптированы к требованиям таким образом, что специальные конечные продукты могут изготавливаться из нержавеющей стали. Таким образом, во многих конструкциях имеются листовые и профильные материалы из нержавеющей стали, доступные от отрывного листа до модного материала и используются во многих отраслях промышленности.
Если сталь стабилизирована Тi или Nb (рисунок 5.3 б), то закалку проводят из двухфазной области (+ МеС), температура нагрева составляет 1000-1100˚С, чаще 1050˚С. Более высокие температуры нагрева нецелесообразны из-за роста зерна и растворения специальных карбидов МеС.
Выше t р растворяются карбиды (Fe,Cr) 23 С 6 и хром переходит в твердый раствор, карбиды МеС равномерно распределены внутри аустенитных зерен.
При использовании нержавеющей стали важно, чтобы никакие другие коррозионные материалы не использовались. Остатки этих коррозионных материалов могут вызывать появление пятен ржавчины. Наконец, в обработке нержавеющей стали упоминаются некоторые конкретные преимущества.
Что такое нержавеющие стали?
Коррозионностойкий, даже после повреждения. . В нержавеющих сталях хром является самым важным легирующим элементом. Начиная с высокого содержания хрома, стали имеют коррозионную и термостойкость. На поверхности может образовываться очень тонкий слой оксида хрома, в результате чего основной материал не подвергается атаке. Нержавеющая сталь должна содержать не менее 12-14% хрома, так что она становится без ржавчины, но необходима гладкая поверхность. С более высоким содержанием хрома коррозионная стойкость возрастает.
Закалка является эффективным средством для предотвращения МКК и придания стали оптимального сочетания механических свойств и сопротивления коррозии. Однако она не всегда удобна, особенно при термообработке крупногабаритных и сложных, особенно сварных конструкций. Высокая температура нагрева и необходимость быстрого охлаждения в этих случаях может привести к значительному короблению и поводке изделия. В этих случаях лучше применять стабилизирующий отжиг (рисунок 5.3 (б)). Если закалка предполагает полное растворение карбидов хрома, то при стабилизирующем отжиге используют принцип приведения их в неопасное для МКК состояние или трансформирование их в специальные карбиды в стабилизированных сталях. Отжиг проводится при температуре 850-950˚С. Если в стали нет Nb или Ti, то цель отжигаповышение содержания хрома на границе аустенит –карбид за счет коагуляции карбидов хрома и их частичного растворения, диффузия выравнивает состав по хрому в теле зерна и в приграничном объеме. Если сталь легированаTiилиNb(стабилизированная сталь), то в процессе отжига карбиды хрома превращаются в карбиды TiC или NbC, что устраняет склонность к МКК, т.к. основной пассивирующий элемент хром остается в твердом растворе. При отжиге охлаждение проводят на воздухе.отжиг более эффективен для стабилизированных сталей.
Содержание хрома колеблется от 12 до 30%. Чтобы получить лучшие механические свойства и еще лучшую коррозионную стойкость, добавляются легирующие элементы, отличные от никеля, молибдена, титана и ниобия. Никель составляет примерно 20%, а молибден - примерно 5%. Прочность на растяжение и удлинение выше в случае нержавеющих сталей в холоднокатаном состоянии, чем в сравнимых нелегированных сталях, пределы растяжения примерно одинаковы.
Ферритная хромовая сталь содержит более 12% хрома и низкое содержание углерода, является магнитной, не твердеющей, но склонной к росту зерна. В связи с риском роста зерна эти сплавы нелегко сварить. Мартенситная хромовая сталь обычно содержит минимум от 12 до 14% хрома и имеет относительно высокое содержание углерода, является магнитной и твердой. Из-за твердости мартенситные хромовые стали сложнее сваривать. Это 13% хромовая сталь. Аустенитная хромоникелевая сталь содержит более 17% хрома и 8% никеля и имеет низкое содержание углерода.
С целью экономии дорогого и дефицитного никеля разработаны Cr-Ni-Mn и Cr-Mn стали. Марганец, как и никель, аустенитообразующий элемент. Однако у марганца более слабое аустенитообразующее влияние, поэтому при замене никеля марганцем для получения аустенитной структуры нужно уменьшить содержание хрома или только частично заменять никель марганцем, или легировать таким сильным аустенитообразующим элементом, как азот. Примерами таких сталей могут служить 10х14Г14Н4Т, 10х14АГ15(0,15-0,25%N). Подобные стали нашли применение в основном в торговом и пищевом машиностроении в средах средней агрессивности. Марганец относится к элементам не склонным к пассивации. Стойкость к коррозии определяется только содержанием хрома, поэтому с увеличением содержания марганца снижает коррозионная стойкость в сильных агрессивных средах (например, в азотной кислоте). Для обеспечения удовлетворительной коррозионной стойкости содержание марганца должно быть не более 14-15%, а хрома не менее 12-14%. Термическая обработка этих сталей заключается в закалке от 1000-1100°С с целью обеспечения аустенитной структуры, снятия предшествующего наклепа и устранения склонности к МКК.
Он немагнитный, без затвердевания, невосприимчив к росту зерна и очень хорошей сварке. Группа аустенитных сталей является, безусловно, самой важной. Ферритно-аустенитная хромоникелевая сталь, также известная как дуплексная и сверхдуплексная, содержит от 22 до 25% хрома и от 5 до 7% никеля, а также молибдена, вольфрама, меди и азота. Эти марки стали имеют высокую общую коррозионную стойкость и высокую устойчивость к коррозии трещин. Самым известным представителем является.
Обработка нержавеющих сталей
Необработанные стали обычно поставляются в идеальном состоянии с хорошо закрытым слоем оксида хрома. Чтобы поддерживать это условие, поверхность не должна быть повреждена или загрязнена во время транспортировки, хранения и обработки. Насколько это возможно, следует избегать абразивной пыли, следов резиновых подошв, стружки, жидкостей и других поверхностных загрязнений. Инструменты и приспособления Вспомогательные инструменты, такие как зажимы, трафареты, натяжные устройства и т.д. Должны быть изготовлены из нержавеющей стали или снабжены контактными поверхностями из этого материала, чтобы предотвратить попадание посторонних материалов.