Какие стали относятся к аустенитным сталям?

Аустенитные стали – работают в самых агрессивных средах!

Аустенитные стали, обладая рядом особых свойств, применяются в тех рабочих средах, которые отличаются высокой агрессивностью. Такие сплавы незаменимы в энергетическом машиностроении, на предприятиях нефтяной и химической промышленности.

1 Аустенитные стали – общее описание

К аустенитным относят сплавы с высоким уровнем легирования, которые при кристаллизации обычно образуют однофазную систему, характеризуемую кристаллической гранецентрированной решеткой. Такой тип решетки в описываемых сталях остается неизменным даже в тех случаях, когда металл охлаждается до очень низких температур, называемых криогенными (в районе -200 градусов Цельсия). В некоторых случаях стали аустенитного класса имеют и еще одну фазу (ее объем в сплаве может достигать десяти процентов) – феррита с высокой степенью легирования. В этом случае решетка является объемноцентрированной.

Разделение аустенитных сталей на две группы производится по составу их основы, а также по содержанию в сплаве легирующих компонентов – никеля и хрома:

  1. Композиции на основе железа: содержание никеля – до 7 %, хрома – до 15 %, общее количество легирующих добавок – не более 55 %.
  2. Композиции на никелевой (55 % и более никеля) и железоникелевой основе (в них содержится 65 и больше процентов никеля и железа, причем отношение первого ко второму составляет 1 к 1,5).

В таких сплавах никель увеличивает пластичность, жаропрочность и технологичность стали, а хром отвечает за придание ей требуемой коррозионной и жаростойкости. А добавляя другие легирующие компоненты, можно добиться уникальных свойств аустенитных составов, набор коих и обуславливает служебное предназначение того или иного сплава.

Чаще всего аустенитные стали легируются следующими элементами:

  • Ферритизаторами, которые стабилизируют структура аустенита. К ним относят ванадий, вольфрам, ниобий, титан, кремний и молибден.
  • Аустенитизаторами, коими являются азот, углерод и марганец.

Все указанные компоненты располагаются как в избыточных фазах, так и непосредственно в твердом стальном растворе.

По принятой классификации, учитывающей систему легирования, любая аустенитная сталь может быть причислена к хромомарганцевой либо к хромоникелевой. Кроме того, сплавы делят на хромоникельмарганцевые и хромоникельмолибденовые.

2 Коррозионно-, жаро- и хладостойкие аустенитные сплавы

Разнообразие добавок позволяет создавать особые аустенитные стали, которые используются для изготовления деталей для конструкций, работающих в высокотемпературных, коррозионных и криогенных условиях. Исходя из этого, аустенитные составы и подразделяют на разные группы:

  • жаропрочные и жаростойкие стали;
  • коррозионностойкие;
  • хладостойкие.

Жаростойкие составы не разрушаются при воздействии на них химической среды. Их можно применять при температурах до +1150 градусов. Из таких сталей изготавливают разнообразные слабонагруженные изделия:

  • элементы газопроводных систем;
  • арматуру для печного оборудования;
  • нагревательные детали.

Жаропрочные марки сталей могут достаточно долго сопротивляться нагрузкам в высокотемпературных условиях, сохраняя при этом свои изначально высокие механические характеристики. Их обязательно легируют вольфрамом и молибденом (каждая из присадок может содержаться в стальной композиции в количестве до семи процентов). А для измельчения зерна в некоторые аустенитные сплавы вводят в небольших количествах бор.

Обозначим часто встречающиеся марки жаростойких и жаропрочных сталей описываемого в статье класса: Х15Н35ВТР, 10Х12Н20Т3Р, 40Х18Н25С2, 1Х15Н25М6А, 20X23H13, 10X15H18B4T, 10Х16Н14В2БР, 10X18H12T, 08Х16Н9М2, 10Х15Н35ВТ, 20Х25Н20С2, 1Х15Н25М6А, 20X23H13, 10X15H18B4T, 10Х16Н14В2БР, 10X18H12T.

Аустенитные нержавеющие стали (то есть коррозионностойкие) характеризуются малым содержанием углерода (не допускается наличия свыше 0,12 процентов этого химического элемента). Никеля в них может быть от 8 до 30 %, а хрома от 12 до 18%. Любая аустенитная нержавеющая сталь проходит термическую обработку (отпуск, закалку или отжиг стали). Термообработка необходима для того, чтобы изделия из нержавейки хорошо «чувствовали» себя в разных агрессивных средах – в щелочных, газовых, жидкометаллических, кислотных при температурах от +20 градусов и больше.

Наиболее известны следующие марки аустенитных коррозионностойких сталей:

  • хромоникельмолибденовые: 03Х21Н21М4ГБ, 08Х17Н15М3Т, 08X17Н13M2T, 03X16H15M3, 10Х17Н13М3Т;
  • хромомарганцевые: 07Х21Г7AН5, 10X14AГ15, 10X14Г14H4T;
  • хромоникелевые: 08Х18Н12Б, 03Х18Н11, 08X18H10T, 06X18Н11, 12X18H10T, 08X18H10;
  • с большим содержанием кремния (от 3,8 до 6,7 %): 15Х18Н12C4Т10, 02Х8Н22С6.

Хладостойкие аустенитные композиции содержат 8–25 % никеля и 17–25 % хрома. Применяются они для криогенных аппаратов, имеют высокую стоимость производства, поэтому используются весьма ограниченно. Чаще всего встречаются криогенные стали 07Х13Н4АГ20 и 03Х20Н16АГ6, которые легируются азотом. Этот элемент вводят для того, чтобы сплав при температуре +20° имел более высокий предел текучести.

3 Особенности аустенитных сплавов разных систем легирования

Наиболее распространенными считаются аустенитные хромоникелевые стали, которые имеют добавки молибдена. Их применяют тогда, когда есть риск образования щелевой либо питтинговой коррозии. Они демонстрируют высокую стойкость в восстановительных атмосферах, и делятся на два вида:

  • нестабилизированные титаном с содержанием углерода не более 0,03 %;
  • стабилизированные титаном с углеродом от 0,08 до 0,1 %.

Такие марки хромоникелевых композиций, как Х17Н13М2 и Х17Н13М3, оптимальны для конструкций, функционирующих в сернокислых средах, в уксусной десятипроцентной кислоте, в фосфорной кислоте в кипящем состоянии.

Хромоникелевые стали с добавлением ниобия или титана отличаются минимальной опасностью к образованию коррозии межкристаллитного типа. Ниобия вводят по сравнению с углеродом в 9–10 раз больше, а титана – в 4–5,5 раз больше. К сплавам с подобной возможностью относят следующие составы: 0Х18Н12Б, 0Х18Н10Т, Х18Н9Т и некоторые другие.

Увеличить коррозионную стойкость описываемых сталей также можно посредством введения в них кремния. Яркими представителями таких специальных композиций являются такие сплавы:

  • 015Х14Н19С6Б;
  • 03Х8Н22С6.

Они без преувеличения идеальны для производства химических сварных агрегатов, в которых хранится и перерабатывается азотная концентрированная кислота.

Хромомарганцевые стали типа 2Х18Н4ГЛ характеризуются высокими литейными характеристиками, поэтому их эксплуатируют на производствах, где применяются коррозионностойкие литые конструкции. Другие хромомарганцевые сплавы (например, 10Х13Г12Н2СА и 08Х12Г14Н4ЮМ) в горючих средах более стойки к коррозии, нежели хромоникелевые.

4 Термообработка аустенитных сталей и ее особенности

Жаропрочные и жаростойкие сплавы аустенитной группы подвергаются при необходимости разным видам термической обработки с целью увеличения своих свойств, а также для модификации имеющейся структуры зерна: число и принцип распределения дисперсных фаз, величина блоков и самого зерна и так далее.

Отжиг таких сталей применяется для уменьшения твердости сплавов (когда это требуется по условиям их эксплуатации) и устранения явления хрупкости. При подобной термической обработке металл нагревают до 1200–1250 градусов в течение 30–150 минут, а затем максимально быстро подвергают охлаждению. Сложные высоколегированные стали чаще всего охлаждают в масле либо на воздухе, а вот сплавы с малым количествам легирующих компонентов обычно погружают в воду.

Для сплавов типа ХН35ВТЮ и ХН70ВМТЮ рекомендуется термообработка в виде двойной закалки. Сначала выполняется первая нормализация их состава (при температуре около 1200 градусов), благодаря которой металл повышает показатель сопротивления ползучести за счет формирования твердой гомогенной фазы. А после этого осуществляется вторая нормализация с температурой не более 1100 градусов. Результатом описанной обработки является значительное увеличение пластических и жаропрочных показателей аустенитных сталей.

Аустенитная сталь повышает свою жаропрочность (а заодно и механическую прочность) в тех случаях, когда проходит двойную термообработку, заключающуюся в закалке и следующим за ней старении. Кроме того, практически все аустенитные металлы, которые относят к группе жаропрочных, искусственно старят перед эксплуатацией (то есть выполняют операцию их дисперсионного твердения).

Читайте также  Проверка автогенератора в домашних условиях

Аустенитные стали

Аустенит — это твердый однофазный раствор углерода до 2 % в y-Fe. Главная его особенность заключается в последовательности, в которой располагаются атомы, т. е. в строении кристаллической решетки. Она бывает 2 типов:

  1. ОЦК a-железо (объемно — центрированная – по одному атому располагается в 8-ми вершинах куба и 1 в центре).
  2. ГЦК y-железо (гране-центрированная по одному атому находится в 8-ми вершинах куба и по одному находятся на каждой из 8-ми граней, всего 16 атомов).

Простыми словами: аустенит — это структура или состояние металла, определяющая его технические характеристики, которые получить в другом состоянии невозможно, т.к. меняя строение, металл изменяет и свойства. Без аустенита невозможна такая технология как закалка, которая является самой распространенной, дешевой, технически доступной, а в некоторых случаях и единственной технологией упрочнения металла.

Свойства аустенитных сталей и где их используют

Само состояние железа в Y-фазе (аустенит) уникально, благодаря ему металл является жаропрочным (+850 ºC), холодостойким (-100 ºC и ниже t), способен обеспечивать коррозионную и электрохимическая стойкость и другие важнейшие свойства, без которых были бы немыслимы многие технологические процессы в:

  • нефтеперерабатывающей и химической отраслях;
  • медицине;
  • космическом и авиастроении;
  • электротехнике.

Жаропрочность — свойство стали не менять своих технических свойств при критических температурах с течением времени. Разрушение происходит при неспособности металла противостоять дислокационной ползучести, т. е. смещению атомов на молекулярном уровне. Постепенно происходит разупрочнение, и процесс старения металла начинает происходить все быстрее. Это происходит с течением времени при низких или высоких температурах. Так вот, насколько этот процесс растянется во времени — это и есть способность металла к жаропрочности.

Коррозионная стойкость — способность металла противостоять разрушению (дислокационной ползучести) не только с течением времени и при криогенных и высоких температурах, но еще и в агрессивных средах, т. е. при взаимодействии с веществами активно вступающих в реакцию с одним или несколькими компонентных элементов. Разделяют 2 типа коррозии:

  1. химическая — окисление металла в таких средах, как газовая, водная, воздушная;
  2. электрохимическая — растворение металла в кислотных средах, имеющих положительно или отрицательно заряженные ионы. При разности потенциалов между металлом и электролитом, происходит неизбежная поляризация, приводящая к частичному взаимодействию двух веществ.

Холодостойкость — способность сохранять структуру при криогенных температурах с течением длительного времени. Из-за искажения кристаллической решетки структура стали холодостойкой способна принимать строение присущее обычным малолегированным сталям, но уже при очень низких температурах. Но этим сталям присущ один недостаток — иметь полноценные свойства они могут только при минусовых температурных значениях, t — ≥ 0 для них недопустимы.

Методы получения аустенита

Аустенит — это структура металла, которая в малолегированных марках возникает в диапазоне температур 550-743 ºC. Как можно сохранить эту структуру и, соответственно, свойства за границами этих t? — Ответ: методом легирования. При наполнении решетки аустенита атомами других элементов, образуются структурные искажения, а процесс восстановления ОЦК–решетки (естественное строение при нормальных температурах) сдвигается на сотни градусов.

Как эти свойства проявляются и в каком состоянии, зависит от добавочных т. е. легирующих элементов и термической обработки детали, которую она может дополнительно получать. Причем влияют не только элементы, но их соотношение, так аустенитная сталь подразделяется на:

  • хромомарганцевую и хромникельмарганцевую (07Х21Г7AН5, 10X14AГ15, 10X14Г14H4T);
  • хромоникелевую (08Х18Н12Б, 03Х18Н11, 08X18H10T, 06X18Н11, 12X18H10T, 08X18H10;
  • высококремнистую (02Х8Н22С6, 15Х18Н12C4Т10);
  • хромоникельмолибденовую (03Х21Н21М4ГБ, 08Х17Н15М3Т, 08X17Н13M2T, 03X16H15M3, 10Х17Н13М3Т).

Химические элементы и их влияние на аустенит

Пособников у аустенита немного, использоваться они могут как совместно, так и частично, в зависимости от того какие свойства нужно получить:

  • Хром — при его содержании более 13 % на поверхности образует оксидную пленку, толщиной 2-3 атома, которая исключает коррозию. В аустените хром находится свободном состоянии, при условии минимального содержания углерода, так как тот сразу образует карбид Cr23C6, что приводит к сегрегации хрома и обедняет большие участки матрицы, делая ее доступной для окисления, сам карбид Cr23C6 способствует межкристаллитной коррозии аустенита.
  • Углерод (максимальное его значение не более 10 %). Углерод в аустените находится в соединенном состоянии, основная его задача — образование карбидов, которые обладают предельной прочностью.
  • Никель — основной элемент, который стабилизирует желаемую структуру. Достаточно содержание 9-12 %, чтобы перевести сталь в аустенитный класс. Измельчает и сдерживает рост зерна, что обеспечивает высокую пластичность;
  • Азот заменяет атомы углерода, присутствие которых в сталях электрохимически стойких снижено до 0,02 %;
  • Бор — уже в тысячных процентах увеличивает пластичность, в аустените, измельчая его зерно;
  • Кремний и марганец не указываются как основные легирующие элементы в маркировке, но они являются основными или обязательными легирующими элементами аустенита, которые придают прочность и стабилизируют структуру.
  • Титан и ниобий — при температуре выше 700 °С карбид хрома распадается и образуется стойкий TiC и NiC, который не вызывает межкристаллитную коррозию, но их использование не всегда оправданно холодостойких сталях, т.к. оно повышает границу распада аустенита.

Термическая обработка

Аустенит подвергают обработке только по необходимости. Основные операции это высокотемпературный отжиг (1100-1200 °С в течение 0,5-2,5 часа) при котором устраняется хрупкость. Далее закалка с охлаждением в масле или на воздухе.

Аустенитную сталь, легированную алюминием, подвергают двойной закалке и двойной нормализации:

  1. при t 1200 °С;
  2. при t 1100 °C.

Механическая окончательная обработка проводится до закалки, но после отжига.

Изделия из аустнитных сталей

Полуфабрикаты, в которых поставляется сталь, представляет собой:

  • Листы, толщиной 4-50 мм с гарантированным химическим составом и механическими свойствами.
  • Поковки. Ввиду сложной обработки этих сталей методом сварки, изготовление некоторых деталей представляет собой получение практически готовых изделий уже на этапе литья. Это роторы, диски, турбины, трубы двигателей.

Методы соединения аустенита:

  • Припой – очень сильно ограничивает использование металла при t более 250 °С;
  • Сваривание – возможно в защитной атмосфере (газовой, флюсовой), при последующей термической обработке.
  • Механическое соединение – болты и другие крепежные элементы, изготовленные из аналогичного материала.

Аустенитные стали одни из самых дорогих технических сталей, использование которых ограничивается узкой специализацией оборудования.

Какие стали относятся к аустенитным сталям?

Данную группу сталей используют для службы в средах повышенной агрессивности. Под термином «высоколегированные» подразумевают группу материалов, по степени легированности превышающих наиболее широко распространенные аустенитные стали типа 18-10. Кроме того, высоколегированные стали обычно легируют определенными элементами (Mo, Si и др.) с целью повышения сопротивляемости материала в конкретном электролите или какому-либо виду коррозии.
Основную группу представляют достаточно распространенные хромо-никелевые стали, легированные молибденом, типа Х17Н13М2(3), проявляющие стойкость в средах восстановительного характера, а также используемые обычно при опасности возникновения питтинговой и щелевой коррозии и сероводородного охрупчивания.
Стали по содержанию углерода делятся на две группы: с 0,08—0,10 % С, стабилизированные титаном, и с ≤ 0,03 % С нестабилизированные.
Сталь 03Х17Н14МЗ используют для изготовления сварных конструкций, работающих в условиях производства карбамида и капролактама. Она также стойка в кипящей фосфорной, 10%-ной уксусной кислотах, а также в сернокислых средах.
Повышение чистоты стали по содержанию не только углерода (≤ 0,030 %), но и таких примесных элементов, как S (до 0,010—0,015 %), Р (до 0,020 %), Si (до 0,4 %), а также оптимизация содержания основных легирующих элементов (Cr, Ni, Mo, N) привели к созданию ряда хромоникельмолибденовых сталей с повышенными коррозионными свойствами. Разработана и внедрена в производство сталь 03Х18Н16М3-ВД (ЗИ133-ВД), предназначенная для изготовления медицинского инструмента, в частности, имплантатов. Сталь соответствует требованиям международного стандарта ИСО 5832/1-87. К сталям для хирургических имплантатов предъявляются весьма жесткие требования: по неметаллическим включениям, количеству δ-феррита, размеру аустенитного зерна, соотношению хрома и молибдена (Cr + Mo ≥ 26), идентичности механических свойств при растяжении различных плавок.
Сталь 03X18Н16МЗ-ВД имеет регламентируемую структуру и требуемый комплекс коррозионных и механических свойств. В закаленном и нагартованном состояниях сталь обладает высокой стойкостью против питтинговой коррозии в средах, содержащих ионы хлора. Скорость коррозии в растворе 10%-ного FeCl3 · Н20 составляет 0,1—0,2 г/(м² · ч), что в 13 раз ниже, чем у стали 12Х18Н9Т. Механические свойства стали (проволока ∅ 4,6 мм) в закаленном состоянии равны: σ в = 530—570 Н/мм², σ 0,2 = 200-270 Н/мм², σ 0,2 = 47 %, а после 70%-ной степени холодной деформации уровень указанных характеристик повышается соответственно до 1350 и 1200 Н/мм² при ψ = 55%. Производство стали 03Х18Н16МЗ-ВД освоено на заводах России в необходимом сортаменте.
Следующая группа сталей — на хромоникелевой основе типа 20Cr— 25Ni и 25Сr— 20 — 22Ni, которые дополнительно комплексно легированы молибденом и медью или молибденом, медью и кремнием (03Х22Н21М4ГБ, 02X21Н25М5ДБ, 02Х25Н22АМ2 и др.). Стали имеют низкое содержание углерода, а также легированы азотом.
Особо низкоуглеродистая сталь 02Х25Н22АМ2-ПТ (ЧСЮ8-ПТ) используется для изготовления нового и замены импортного оборудования высокопроизводительного производства карбамида. Сталь рекомендуется (взамен сталей 2RE69, 254SFEP и др.) для изготовления оборудования, работающего в наиболее жестких условиях синтеза карбамида (при температуре от —70 до +200 °С и давлении до 200 Н/мм²). Сочетание повышенной прочности (σ в = 625-774 Н/мм², σ 0,2 = 302-296 Н/мм², ψ = 45 %) и высокой коррозионной стойкости позволяет рекомендовать сталь 02Х25Н22АМ2 вместо стали 03Х17Н14МЗ «карбамидного качества» с целью снижения металлоемкости оборудования при одновременном увеличении его надежности и срока службы. Сталь 02Х25Н22АМ2 целесообразно также использовать для изготовления оборудования, работающего в сернокислых, азотнокислых, сероводородсодержащих средах, а также вместо сталей типа Х17Н14М2(3)Т в условиях, вызывающих питтинговую коррозию.
Для работы в агрессивных средах, загрязненных хлоридами и фторидами (pH = 1, температура среды 80 °С), разработана и внедрена высоколегированная сталь 02Х21Н25М5ДБ (ЭК5).
Наиболее эффективным способом повышения коррозионной стойкости хромоникелевых сталей в сильно окислительных средах (горячие концентрированные растворы азотной и серной кислот) является легирование их кремнием. На основе системы Fe—Cr—Ni с 5—7 % Si создан ряд сталей.
Сталь 03Х8Н22С6 применяют для сварного оборудования, работающего под воздействием концентрированной азотной кислоты при высоких температурах (85%-ной концентрации и выше при температурах до 100 °С).
Сталь 015Х14Н19С6Б (ЧСПО-ВИ) рекомендуется для изготовления сварного химического оборудования для производства концентрированной азотной кислоты (85—98%-ной концентрации) нитрат-магниевым способом при температуре до 110 «С и для работы в других сильно окислительных средах.

Читайте также  Выставка по запорной арматуре

Источник: А. П. Шлямнев. и др: «Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы; Справ, изд». — М.: «Интермет Инжиниринг». 2000.

Аустенитная сталь: особенности и характеристики

Аустенитные стали имеют ряд особых преимуществ и могут применяться в рабочих средах, отличающихся значительной агрессивностью. Без таких сплавов не обойтись в энергетическом машиностроении, на предприятиях нефтяной и химической промышленности.

  • Описание и характеристики
  • Сплавы, устойчивые к коррозии и перепадам температур
  • Свойства термической обработки

Аустенитные стали — это стали с высоким уровнем легирования, при кристаллизации образуется однофазная система, характеризуемая кристаллической гранецентрированной решеткой. Такой тип решеток не меняется даже под воздействием очень низких температур (около 200 градусов Цельсия). В отдельных случаях имеется еще одна фаза (объем в сплаве не превышает 10 процентов). Тогда решетка получится объемноцентрированной.

Описание и характеристики

Стали разделяют на две группы относительно состава их основы и содержания легирующих элементов, таких как никель и хром:

  • Композиции, в основе которых содержится железо: никель 7%, хром 15%; общее количество добавок — до 55%;
  • Никелевые и железоникелевые композиции. В первой группе содержание никеля начинается от 55% и больше, а во второй — от 65 и больше процентов железа и никеля в соотношении 1:5.

Благодаря никелю можно добиться повышенной пластичности, жаропрочности и технологичности стали, а с помощью хрома — придать требуемую коррозийность и жаростойкость. А добавление других легирующих компонентов позволит получать сплавы с уникальными свойствами. Компоненты подбирают в соответствии со служебным предназначением сплавов.

Для легирования преимущественно используют:

  • Ферритизаторы, стабилизирующие структуру аустенитов: ванадий, вольфрам, титан, кремний, ниобий, молибден.
  • Аустенизаторы, представленные азотом, углеродом и марганцем.

Все перечисленные компоненты расположены не только в избыточных фазах, но и в твердом растворе из стали.

Сплавы, устойчивые к коррозии и перепадам температур

Широкий спектр добавок позволяет создать особые стали, которые будут применены для изготовления компонентов конструкций и будут работать в криогенных, высокотемпературных и коррозионных условиях. Поэтому составы разделяют на три типа:

  • Жаропрочные и жаростойкие.
  • Стойкие к коррозии.
  • Устойчивы к воздействию низких температур.

Жаростойкие сплавы не разрушаются под влиянием химикатов в агрессивных средах, могут использоваться при температуре до +1150 градусов. Из них изготавливают:

  • Элементы газопроводов;
  • Арматуру для печей;
  • Нагревательные компоненты.

Жаропрочные марки на протяжении длительного времени могут оказывать сопротивление нагрузкам в условиях повышенных температур, не теряя высоких механических характеристик. При легировании используются молибден и вольфрам (на каждое дополнение может отводиться до 7%). Для измельчения зерен в небольших количествах применяется бор.

Аустенитные нержавеющие стали (стойкие к коррозии) характеризуются незначительным содержанием углерода (не более 0,12%), никеля (8−30%), хрома (до 18%). Проводится термическая обработка (отпуск, закалка, отжиг). Она важна для изделий из нержавейки, ведь дает возможность хорошо держаться в самых разных агрессивных средах — кислотных, газовых, щелочных, жидкометаллических при температуре 20 градусов и выше.

У хладостойких аустенитных композициях содержится 8−25% никеля и 17−25% хрома. Применяют в криогенных агрегатах, но стоимость производства существенно возрастает, потому используются очень ограниченно.

Свойства термической обработки

Жаростойкие и жаропрочные марки могут подвергаться разным типам тепловой обработки, чтобы нарастить полезные свойства и модифицировать уже имеющуюся структуру зерен. Речь идет о числе и принципе распределения дисперсных фаз, величине блоков и собственно зерен и тому подобное.

Отжиг такой стали помогает уменьшить твердость сплава (иногда это важно при эксплуатации), а также устранить излишнюю хрупкость. В процессе обработки металл нагревается до 1200 градусов на протяжении 30−150 минут, потом его необходимо как можно быстрее охладить. Сплавы со значительным количеством легирующих элементов, как правило, охлаждаются в маслах или на открытом воздухе, а более простые — в обычной воде.

Нередко проводится двойная закалка. Сначала выполняют первую нормализацию составов при температуре 1200 градусов, затем следует вторая нормализация при 1100 градусах, что позволяет значительно увеличить пластические и жаропрочные показатели.

Добиться повышения жаропрочности и механической прочности можно в процессе двойной термической обработки (закалка и старение). До эксплуатации проводится искусственное старение всех жаропрочных сплавов (то есть выполняется их дисперсионное твердение).

Аустенитная сталь: виды и особенности

В промышленности, вот уже на протяжении длительного времени, широкое распространение получает нержавеющая сталь. Она очень устойчива к коррозии за счет минимального 12% содержания хрома и является одной из разновидностей легированной стали.

Одним из видов «нержавейки» является аустенитная сталь. Её уникальность структуры обусловлена высоким содержанием легирующего элемента в стали, который расширяет область γ-фазы (Mn, Ni и др.). Хром обеспечивает стойкость от коррозий и жаростойкость, никель стабилизирует структуру, поэтому высоколегированная аустенитная сталь так популярна на предприятиях. Используется в условиях высоких температур, агрессивных сред и прочих нестандартных обстоятельствах.

Свойства аустенитной стали

Содержание аустенитной стали составляет:

  • 12-18% Cr. Использование хрома для поднимает показатель коррозийной стойкости;
  • 8-30% Ni. Никель способствует усилению показателя жаропрочности готового нержавеющего листа;
  • 0,02-0,25% C. Углерод используется для усиления свойств материала. Вместо него возможно применение азота, молибдена, титана и прочих элементов.

Процент углерода в стойких от коррозии сталях ограничено. Данный состав был разработан в 1910 году немецким инженером Штраусом. Стойкость аустенитных хромоникелевых сталей сохраняется при нагреве, в отличие от хромистых сталей.

Сварка сталей аустенитного класса

Особенностью сварки аустенитной стали является отсутствие образование пространства между швов. Благодаря этому структура материала не подвергается повреждениям и не происходит образование окисления стали.

Сварка должна проходить очень деликатно, чтобы избежать образования холодных трещин. До сварки настоятельно рекомендуется произвести аустенизацию материла, чтобы достичь пластичности металла, а термическую обработку для упрочнения стали проводить после процедуры. Предварительный нагрев до 400 градусов также избавляет от опасности образования холодных трещин.

Виды аустенитной стали

Разделяют несколько видов аустенитной стали:

  • Коррозионностойкий;
  • Жаростойкий;
  • Жаропрочный;
  • Хладостойкий.

Корроизонностойкая аустенитная сталь содержит в себе ограниченное количество углерода. Как правило, оно должно быть ниже предела растворимости в легированном никелем аустените при 20 градусах – это порядка 0,04%. Данный тип стали обладает повышенной устойчивостью коррозии в самый суровых климатических условиях, в соленой воде и в некоторых газовых сферах.

Жаростойкая аустенитная сталь характеризуется сопротивлением металла газовой коррозии при высоких температурах. Она хорошо выслуживает при температурах выше 550 градусов и показывает максимальную стойкость против химического разрушения своей поверхности в газовых сферах.

Жаропрочная сталь работает в достаточно нагруженном состоянии при температуре до 600 градусов в течение долго времени. Сталь, по сравнению с остальными, имеет высокую стоимость, но обладает большим количеством компонентов для популярности применения.

Хладостойкие аустенитные стали применяются при низких температурах. Состоят из 17-25% хрома и 8-25% никеля. Сохранение высокой вязкости и пластичности – основные критерии данного металла. В некоторых случаях марганец может полностью заменить никель, или быть добавленным в состав для повышения стабильности стали.

Читайте также  Как выбрать рубанок?

Аустенитная сталь – одна из самых прочных и качественных разновидностей нержавеющей стали. Благодаря обработке при температуре от 1050 до 1100 градусов и быстрому охлаждению, сталь приобретает прочность. Трубы и листы из аустенитной стали широко используются на сегодняшний день на всех предприятиях машиностроения и приборостроения. Изучив подробности о всех видах, остаётся выбрать подходящий по всем критериям и требованиям.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: