الفولاذ المقاوم للصدأ. سبائك عالية من الفولاذ الأوستنيتي والسبائك. المنتجات المصنوعة من الفولاذ الأوسنيتي

يتم استخدام الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي في تصنيع صمامات المحرك وشفرات توربينات الغاز والأجزاء "الساخنة" الأخرى للمحركات النفاثة - بشكل أساسي للتشغيل عند درجة حرارة 600-700 درجة مئوية.

تحتوي جميع أنواع الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي على كميات كبيرة من الكروم والنيكل، بالإضافة إلى إضافات لعناصر أخرى.

يتمتع الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي بعدد من الخصائص الشائعة - المقاومة العالية للحرارة ومقاومة الحجم، والليونة العالية، وقابلية اللحام الجيدة، ومعامل التمدد الخطي الكبير. ومع ذلك، بالمقارنة مع الفولاذ البرليتي والمارتنسيتي، فهي أقل تقدمًا من الناحية التكنولوجية: حيث أن معالجة هذه السبائك وقطعها أمر صعب؛ زاد التماس اللحام من الهشاشة. لا يمكن تصحيح الهيكل الخشن الحبيبات الذي تم الحصول عليه نتيجة لارتفاع درجة الحرارة عن طريق المعالجة الحرارية، لأنه في هذه الفولاذ لا يوجد إعادة بلورة طورية. في نطاق 550-600 درجة مئوية، غالبًا ما يصبح هذا الفولاذ هشًا بسبب هطول الأمطار في مراحل مختلفة على طول حدود الحبوب.

يمكن تقسيم الفولاذ الأوستنيتي إلى مجموعتين:

1) لا تصلب بالمعالجة الحرارية، أي ليست عرضة لتصلب التشتت (دعونا نسميها متجانسة بشكل مشروط، على الرغم من أنها تحتوي في الواقع على مراحل ثانية، ولكن بكميات لا تسبب تأثيرًا قويًا للشيخوخة):

2) تصلب بالمعالجة الحرارية وتستخدم بعد التصلب + التقسية. يتم إنشاء التعزيز بسبب ترسيب الكربيد أو نيتريد الكربون أو المراحل المعدنية. تعود قابلية التعتيق إلى وجود عناصر معينة (عدا الكروم والنيكل) بكميات تتجاوز حد الذوبان.

يعد الكروم والنيكل من المكونات الرئيسية لصناعة السبائك لهذا الفولاذ. الأول يحدد مقاومة المقياس، والنيكل يحدد استقرار الأوستينيت. مع عدم وجود النيكل، من الممكن تشكيل جزئي لمرحلة α، مما يضعف مقاومة الحرارة.

ويرد في الجدول تكوين أهم الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي. 67. يتم استخدام فولاذ المجموعة الأولى (المتجانسة) كمقاوم للحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ، لذلك سيتم وصفها بمزيد من التفصيل في الفصل التالي، ولكن هنا سنقتصر على البيانات المتعلقة بمقاومتها للحجم ومقاومتها للحرارة (انظر الجداول 68، 69).

يؤدي التعرض المطول لدرجات حرارة التشغيل (500-700 درجة مئوية) إلى تقصف الفولاذ بسبب إطلاق أطوار زائدة على طول حدود الحبوب (الشكل 336) وتكوين ما يسمى بالطور (sigmatization)، وهو مركب بين المعادن من اكتب هذه التحولات تتم ببطء شديد.

فولاذ المجموعة الثانية، على عكس الأول، غير مستقر وعرضة للتصلب بسبب تحلل المحلول الصلب (تنخفض اللزوجة).

تتكون المعالجة الحرارية لهذه الفولاذ من التبريد عند درجة حرارة 1050-1100 درجة مئوية في الماء والتلطيف - التعتيق عند درجة حرارة 600-750 درجة مئوية. يؤدي هذا التقسية - الشيخوخة إلى زيادة الصلابة بسبب

الجدول 67. (انظر المسح) تكوين الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي (GOST 5632-72)،٪

أرز. 336. البنية المجهرية للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة، أ - بعد التصلب؛ ب - بعد التعتيق عند 650 درجة مئوية

تصلب التشتت: أثناء الشيخوخة، يتم إطلاق المراحل الزائدة بشكل رئيسي على طول حدود الحبوب (انظر الشكل 336).

وبطبيعة الحال، فإن الغرض من هذه المعالجة الحرارية هو زيادة مقاومة الحرارة؛ الفولاذ الأوستنيتي من المجموعة الثانية لديه مقاومة للحرارة

أعلى من الفولاذ الأوستنيتي المتجانس، وهو ما يفسره التوزيع الدقيق للمرحلة الثانية، ولكن هذه ميزة فقط لعمر الخدمة القصير؛ على مدى عمر الخدمة الطويل، تتخثر مرحلة التصلب الزائدة، ومن ثم يمكن للسبائك المتجانسة أن تتفوق على السبائك التي تصلب بالترسيب في مقاومة الحرارة.

ويمكن ملاحظة ذلك من خلال مقارنة البيانات الواردة في الجدول. 68 و 69.

جدول 68. (انظر المسح) خواص بعض أنواع الفولاذ الأوستنيتي (المتجانس)

الجدول 69. (انظر المسح) خصائص مقاومة الحرارة لبعض أنواع الفولاذ الأوستنيتي المتصلبة بالترسيب

بالإضافة إلى هذا الفولاذ لأغراض عامة إلى حد ما، هناك فولاذ أوستنيتي مقاوم للحرارة لتطبيقات أضيق: للأجزاء المصبوبة ذات المقاومة العالية (أجزاء الفرن، على سبيل المثال المعوجات)، ومواد تكسية الألواح المعرضة للتسخين، وما إلى ذلك.

يتم عرض تركيبات بعض هذه السبائك الخاصة المقاومة للحرارة والمقاومة للقياس في الجدول، مما يشير إلى مقاومتها للقياس. 62.

فولاذ مخلوط بالكروم والنيكل والمنغنيز، والذي يحتفظ ببنية المحلول الصلب y (الأوستينيت) عند تبريده من درجات الحرارة العالية إلى درجة حرارة الغرفة وما دونها. على عكس الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي غير مغناطيسي، وله صلابة وقوة معتدلة، وقوة إنتاج منخفضة وليونة عالية. القديسون (ب و د) 50%). فيما يتعلق بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، فإن التصلب هو عملية حرارية. المعالجة التي تعمل على إصلاح الهيكل الأوستنيتي. عندما يكون محتوى النيكل أو المنغنيز في الفولاذ غير كافٍ لتشكيل هيكل أوستنيتي تمامًا، يتم الحصول على هياكل وسيطة: الأوستينيت + الفريت، الأوستينيت + المارتنسيت، إلخ. في فولاذ نظام Fe-Cr-Mn، بسبب انخفاض الكفاءة المنغنيز في تكوين هيكل الأوستينيت، الأوستينيت + الفريت أو الأوستينيت-4-مارتنسيت أكثر تطوراً.

تساهم زيادة محتوى الكروم وإدخال التيتانيوم والنيوبيوم والسيليكون والتنتالوم والألمنيوم والموليبدينوم في تكوين مرحلة الفريت. على العكس من ذلك، فإن زيادة محتوى النيكل وإدخال النيتروجين والكربون والمنغنيز تساهم في توسيع نطاق وجود الأوستينيت وزيادة استقراره. توجد عناصر صناعة السبائك وفقًا لفعالية تأثيرها في تكوين الأوستينيت بالترتيب التالي. تسلسلات (تشير إلى المعاملات الشرطية): الكربون (30)، النيتروجين (26)، النيكل (1)، المنغنيز (0.6-0.7)، النحاس (0.3). العناصر المكونة للفريت: الألومنيوم (12)، الفاناديوم (11)، التيتانيوم (7.2-5)، السيليكون (5.2)، النيوبيوم (4.5)، الموليبدينوم (4.2)، التنتالوم (2.8)، التنغستن (2.1)، الكروم (1) ).

يؤدي التسخين المطول للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عند 700-900 درجة مئوية أو التبريد البطيء من درجات الحرارة المرتفعة إلى تكوين مرحلة رصاص صلبة وهشة بين المعادن، مما قد يؤدي إلى فقدان شديد اللزوجة. يؤدي تسخين الفولاذ فوق 900 درجة إلى القضاء على هذه الظاهرة، مما يضمن انتقال الطور a الهش إلى محلول صلب. يمكن أن يحدث ترسيب الطور مباشرة من الأوستينيت أو من الفريت المتكون بعد تحول u-N.a.s، الذي يحتوي على طور 0 في بنيته، وهو أكثر عرضة للتشقق نتيجة للتغيرات الحرارية. ونتيجة لذلك تزداد درجة فعالية تأثير عناصر صناعة السبائك في تقليل درجة حرارة التحول المارتنسيتي. الترتيب: السيليكون (0.45)، المنغنيز (0.55)، الكروم (0.68)، النيكل (1)، الكربون أو النيتروجين (27).

يؤدي إطلاق الكربيدات من المحلول الصلب (الأوستينيت) إلى تغير في تركيز عناصر صناعة السبائك فيه، مما قد يسبب تحولًا هيكليًا جزئيًا وتغيرًا في المغناطيسية، خاصة في السبائك الواقعة بالقرب من الحدود بين منطقتي y ~ و مراحل. يحدث هذا التحول في الغالب على طول حدود الحبوب، حيث يكون المحلول الصلب أكثر استنفادًا للكربون والكروم، مما يجعل الفولاذ عرضة للتآكل بين الحبيبات. عند تعرضه لبيئات عدوانية، يتدهور هذا الفولاذ بسرعة، وكلما زادت قوة المحتوى الكربوني.

الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ من المجموعة المتوسطة (00X18N10، 00X17G9AN4، 0X17N5G9BA) لفترة قصيرة. التدفئة لمدة 5-30 دقيقة. لا يصبح عرضة للتآكل الحبيبي. وهذا يسمح بإجراء اللحام دون التعرض لخطر التآكل الحبيبي في الوصلة الملحومة والمنطقة الحرارية. التأثير إذا تم تنفيذها بسرعة كافية.

يمكن زيادة قوة فولاذ الكروم والنيكل بشكل كبير عن طريق تصلب العمل أثناء الدرفلة على البارد والسحب والختم. في هذه الحالة، يمكن أن يصل Bb إلى 120 كجم!مم2 للورق والشريط، ويزيد 0O.2 إلى 100-120 كجم!مم2 للبلاستيك. وتنخفض العقارات من 50-60% إلى 10-18%. ومع ذلك، فإن احتياطي اللدونة هذا يكفي لتصنيع الأجزاء. بالنسبة للسلك يزيد إلى 180-260 كجم! مم2. بالمقارنة مع الفولاذ الحديدي وشبه الحديدي المقاوم للصدأ

فولاذ الكروم والنيكل من النوع 18-8 (00Х18Н10، 0Х18Н10، Х18Н9، 2Х18Н9). يتم استخدام الفولاذ ذو المحتوى المنخفض من الكربون (00Х18Н10 و 0Х18Н10) في الفصل. وصول. كسلك كهربائي للحام. كلما انخفض محتوى الكربون في سلك اللحام، زاد التآكل. متانة اللحام. لدى الفولاذ Kh18N9 و2Kh18N9 ميل قوي للتآكل بين الحبيبات حتى لفترة قصيرة. التسخين في نطاق درجات الحرارة المعتدلة، لذلك بعد اللحام، تتعرض الأجزاء للتصلب إلى هيكل الأوستنيتي. رئيسيا يُستخدم الفولاذ X18N9 و2X18N9 في حالة التصلب البارد لتصنيع قطع غيار السيارات والطائرات عالية القوة، ويتم ربطها باللحام الكهربائي النقطي أو الأسطواني.

يكون فولاذ الكروم والمنغنيز والنيكل Kh14G14N الذي يحتوي على نسبة كروم بنسبة 12-14٪ عرضة للتآكل الحبيبي أثناء اللحام وبعد التسخين في نطاق درجات الحرارة الخطرة. يتم استخدامه لأجزاء المعدات التي تتطلب ليونة عالية وخصائص غير مغناطيسية. تآكل المتانة قريبة من 12-14٪ من فولاذ الكروم. بعد التصلب، يكون متفوقًا في القوة على الفولاذ من النوع 18-8. ملحومة بشكل مرضي يدويا وتلقائيا. اللحام بالأسطوانة والنقط باستخدام سلك حشو مصنوع من فولاذ الكروم والنيكل من النوع 18-8. الحرارية يتم تحديد معالجة الفولاذ بعد اللحام (باستثناء المعالجة الموضعية) اعتمادًا على محتوى الكربون من خلال طريقة اختبارات التحكم للعينات الملحومة للتآكل بين الحبيبات وفقًا لـ GOST 6032-58.

يستخدم الصلب 2Х13Г9Н4 لتصنيع الهياكل عالية القوة، الفصل. وصول. من التشكيلات المدرفلة على البارد. الأشرطة. تزداد قوة وصلابة هذا الفولاذ أثناء التشوه البارد بسرعة أكبر من الفولاذ الكروم والنيكل من النوع 18-8. ولذلك، عند شرائط الدرفلة على البارد، لا ينبغي السماح بدرجات كبيرة من التشوه لتجنب الفقد المفرط للليونة.

يعمل هذا الفولاذ بشكل موثوق في الظروف الباردة العميقة ويستخدم على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية. يحافظ على ميكانيكية عالية سانت تصل إلى 450 درجة. لديه ميل إلى التآكل البلوري، وبالتالي بمثابة الفصل. وصول. لتصنيع الأجزاء التي يتم توصيلها باستخدام اللحام البقعي أو الأسطوانة. لنفس السبب، أثناء الحرارية عند معالجة الشرائط المدرفلة على البارد، ينبغي استخدام مستويات أعلى. معدل التبريد.

X فولاذ الروم والمنغنيز والنيكلبمحتوى الكروم 17-19% وإضافة النيتروجين (X17AG14 وX17G9AN4) تتمتع بمقاومة عالية للتآكل الجوي وفي البيئات المؤكسدة. بالنسبة للأجزاء المصنعة باستخدام اللحام الذري بالقوس، وقوس الأرجون، والغاز والهيدروجين، من الضروري استخدام الفولاذ الذي يحتوي على نسبة منخفضة من الكربون (0.03-0.05٪) والتحكم الصارم في العملية لتجنب ظهور الميل إلى التآكل الحبيبي في اللحامات. المفاصل. للأجزاء المصنعة باستخدام اللحام النقطي أو الأسطواني، والأجزاء التي تتعرض للصدمة الحرارية بعد اللحام. المعالجة، وكذلك للأجزاء العاملة في أجهزة الصراف الآلي. في الظروف، يمكن استخدام الفولاذ من هذا النوع الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون.

فولاذ الكروم والنيكل من النوع 18-8 مع إضافات من التيتانيوم أو النيوبيوم (Х18Н9Т، Х18Н10Т، 0Х18Н10Т، 0Х18Н12Т، 0Х18Н12Б). إضافات التيتانيوم أو النيوبيوم تقلل من قابلية الفولاذ للتآكل بين الحبيبات. يشكل التيتانيوم والنيوبيوم كربيدات مستقرة مثل TiC وNbC، في حين أن الكروم، المفيد لزيادة مقاومة التآكل، ليس جزءًا من الكربيدات ويبقى في محلول صلب. يتم إدخال التيتانيوم في الفولاذ 4-5.5 مرات أكثر، والنيوبيوم 8-10 مرات أكثر من الكربون. عندما يكون محتوى التيتانيوم أو النيوبيوم بالنسبة للكربون عند الحد الأدنى، فإن الفولاذ لا يكون دائمًا مقاومًا للتآكل بين الحبيبات، خاصة في ظل ظروف عمر الخدمة الطويل للأجزاء عند درجات حرارة معتدلة (500-800 درجة). يحدث هذا بسبب تأثير النيتروجين الموجود دائمًا في الفولاذ، والذي يربط جزءًا من التيتانيوم إلى نيتريدات، وكذلك بسبب تأثير المعالجة الحرارية. ارتفاع درجة حرارة الفولاذ أثناء الحرارية تعتبر المعالجة (فوق 1100 درجة) أو اللحام ضارة، خاصة في الحالات التي تكون فيها النسبة بين التيتانيوم والكربون عند الحد الأدنى وفقًا للصيغة Ti ^5 (%G -0.02). في هذه الحالة، يصبح الفولاذ 1Kh18N9T المتصلب عند درجات حرارة أعلى من 1150° عرضة للتآكل الحبيبي. في حالة المعايير والأنظمة الحرارية. المعالجة (التصلب من 1050 درجة) ولفترات قصيرة. التسخين، من الضروري أن تكون نسبة التيتانيوم أو النيوبيوم إلى الكربون على الأقل 5 و 10 على التوالي. بالنسبة لمدة وخدمة الأجزاء عند 500-750 درجة، من المهم أن تكون هذه النسب على الأقل 7-10 للتيتانيوم. و12 للنيوبيوم. لتقليل قابلية الفولاذ للتآكل بين الحبيبات، يُنصح بتقليل محتوى الكربون بشكل كبير إلى 0.03-0.05٪. تعتمد مقاومة التآكل للمفاصل الملحومة المصنوعة من الفولاذ من هذا النوع على محتوى التيتانيوم والكربون في القاعدة. لحام المعادن واللحام. لأن يحترق التيتانيوم بشكل كبير أثناء اللحام، لذلك يتم استخدام أقطاب خاصة للأقطاب الكهربائية. الطلاءات التي تحتوي على التيتانيوم على شكل حديد تيتانيوم لتعويض فقدان التيتانيوم في سلك الحشو. في أغلب الأحيان، سلك الحشو مصنوع من فولاذ الكروم والنيكل من النوع 18-8 بدون تيتانيوم، ولكن بمحتوى كربون منخفض جدًا (^0.06%) (الفولاذ 0Х18Н9 و00Х18Н10) أو أقطاب كهربائية مصنوعة من الفولاذ من النوع 18-12 مع النيوبيوم (0Х18Н12Б) يستخدم. في الوصلات الملحومة المصنوعة من الفولاذ 1Х18Н9Т، والتي تعمل في بيئات تحتوي على النيتروجين، قد يحدث تآكل من نوع السكين بسبب زيادة محتوى الكربون (> 0.06٪) في الفولاذ. لذلك فإن أجزاء معدات إنتاج حمض النيتريك مصنوعة من الفولاذ 0Х18Н10Т بمحتوى كربون يبلغ 0.06٪. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع هذا الفولاذ بمقاومة إجمالية أعلى للتآكل.

في معدن اللحام المترسب للمفصل الملحوم بين الفولاذ والتيتانيوم، والذي يحتوي على هيكل ثنائي الطور (y+a)، يكون التحول a -^a ممكنًا أثناء التسخين لفترة طويلة في نطاق درجة الحرارة المعتدلة (650-800 درجة)، مما ينقل هشاشة عالية للحام. لاستعادة صلابة اللحام وزيادة التآكل. من أجل المتانة، يوصى باستخدام علاج مثبت عند درجة حرارة 850-900 درجة مئوية. كما أنه مفيد جدًا لإزالة التصلب والقضاء على التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في كلوريد المغنسيوم المغلي والبيئات الأخرى التي تحتوي على أيونات الكلور.

الكروم – المنغنيز – النيكلمع النيوبيوم المضافة 0Kh17N5G9BA لديه أعلى مقاومة التآكل الحبيبي والتآكل العالي. المقاومة في الوصلات الملحومة العاملة بغاز النيتروجين. لا يتمتع الفولاذ بحصانة كاملة ضد التآكل بين الحبيبات عند التعرض لفترة طويلة لدرجات حرارة خطيرة، بل يظهر ميلاً للتآكل بين الحبيبات بعد التسخين لفترة طويلة عند 500-750 درجة مئوية (الشكل 7). في درجات الحرارة المرتفعة لها نفس الخواص الميكانيكية تقريبًا. القديسون، ذلك الفولاذ الكرومي والنيكل من النوع 18-8.

الصلب Kh14G14NZT لديه أعلى القوة والمرونة العالية، ليست عرضة للتآكل الحبيبي ويمكن استخدامها لتصنيع الأجزاء الملحومة دون معالجة حرارية لاحقة. يعالج. ميكانيكي يمكن زيادة خصائص هذا الفولاذ عن طريق الدرفلة على البارد. التسخين في نطاق درجة الحرارة 500-700 درجة لا يغير الخواص الميكانيكية. سانت الصلب في درجات حرارة الغرفة. ويتم إنتاج الفولاذ على شكل قضبان وصفائح وأشرطة، ويمكن لحامه جيداً بجميع أنواع اللحام عند استخدام سلك لحام فولاذي من النوع 18-8 بدون أو مع النيوبيوم.

فولاذ الكروم والنيكل والموليبدينوميتم استخدام Х17N13M2T وX 17H 13M 3T في تصنيع المعدات لإنتاج الفنون والأسمدة وفي صناعة القرطاسية وفي الصناعة الكيميائية. الهندسة الميكانيكية وصناعة تكرير النفط. يُظهر الفولاذ مقاومة عالية للتآكل ضد الكبريت والفوسفور المغلي وحمض الفورميك والخليك والفولاذ الذي يحتوي على نسبة عالية من الموليبدينوم - في المحاليل الساخنة لتبييض الجير. يصبح الفولاذ الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون (> 0.07%) عرضة للتآكل الحبيبي أثناء اللحام والتبريد البطيء، وكذلك في ظل ظروف التسخين لفترة طويلة في النطاق المعتدل: درجة الحرارة.

يمكن لحام فولاذ الكروم والنيكل والموليبدينوم جيدًا باستخدام سلك حشو له نفس تركيبة مادة اللحام.

الصلب الكروم والنيكل والموليبدينوميتمتع 0Х23Н28M2T، بفضل مادة الموليبدينوم المضافة والمحتوى العالي من النيكل، بمقاومة عالية للتآكل في المحاليل المخففة لحمض الكبريتيك (حتى 20٪) عند درجة حرارة لا تزيد عن 60 درجة مئوية، وحمض الفوسفوريك الذي يحتوي على مركبات الفلورايد، وغيرها من البيئات شديدة العدوانية. يتم استخدامه في أجزاء الآلات لإنتاج الفنون والأسمدة. بعد التصلب إلى الأوستينيت، يتمتع الفولاذ بقوة معتدلة وليونة عالية، مع قابلية لحام جيدة. على الرغم من محتوى التيتانيوم، يصبح الفولاذ عرضة للتآكل الحبيبي بعد فترة قصيرة من الزمن. التسخين عند درجة حرارة 650 درجة إذا كانت نسبة محتوى التيتانيوم إلى محتوى الكربون أقل من 7.

الخصائص التكنولوجية للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ مرضية تمامًا؛ تتم معالجة الضغط عند 1150-850 درجة، وبالنسبة للفولاذ بالنحاس، يتم تضييق نطاق العمل الساخن (1100-900 درجة). الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عند درجات الحرارة المرتفعة يكون أقل عرضة لنمو الحبوب من الفولاذ المارتنسيتي والحديدي. في درجة حرارة الغرفة N.a.s. لديه معامل عالية. التوسع الخطي، وزيادة مع زيادة درجة حرارة التدفئة، وانخفاض المعامل. توصيل حراري. ومع ذلك، في درجات الحرارة المرتفعة يكون الفرق بين a و q N.a.s. وانخفاض درجة الصلب الحديدي. لذلك، التدفئة N.a.s. في الأسفل يجب أن تتم درجات الحرارة ببطء، وفي درجات الحرارة المرتفعة (فوق 800 درجة) - بسرعة.

مضاءة: خيموشين ف.ف.، الفولاذ المقاوم للصدأ، م.، 1963؛ كتابه "جودة الصلب"، 1934، رقم 4؛ 1935، رقم 1؛ XImushin F.F. and Kurova O.I.، المرجع نفسه، 1936، رقم 6. Khimushin F.F.2 Ratner S.I.، Rudbakh Z. Ya.، "Steel"، 1939، رقم 8، ص. 40؛ Medovar B.I.، لحام الفولاذ الأوستنيتي الكروم والنيكل، الطبعة الثانية، كييف - م، 1958؛ تعدين والمعالجة الحرارية للصلب. الدليل، الطبعة الثانية، المجلد الثاني، م، 1962؛ شيفلر أ. ل., « معدن برنامج"، 1949،الخامس. 56، رقم 5، ص. 680؛بريدS. V.، E، b e g 1 yدبليو. س., « عبر. عامر. شركة نفط الجنوب. المعادن"، 1947، ق. 39، ص. 868؛ ندوة عن طبيعة وحدث وآثار مرحلة سيجما، فيلسوف، 1951 (ASTM. Special techn. publ، No. 110)؛ ندوة اختبارات التقييم للفولاذ المقاوم للصدأ، 1950 (ASTM. Special techn. publ.، No. 93)؛ Rosenberg S. J., D a r r J. H.، "Trans. عامر. شركة نفط الجنوب. المعادن"، 1949، ق. 41، ص. 1261؛ K r 1 v o b o k V. N.، Linkoln R. A.، المرجع نفسه، 1937، v. 25، رقم 3. ينقسم الفولاذ إلى أوستنيتي، أوستنيتي-حديدي، أوستنيتي-مارتنسيتي
www..htm

تتميز أنواع الفولاذ والسبائك الأوستنيتي الحالية عالية السبائك بمحتوى عناصر صناعة السبائك الرئيسية - الكروم والنيكل وبتكوين قاعدة السبائك. يعتبر الفولاذ الأوستنيتي عالي السبائك عبارة عن سبائك قائمة على الحديد مخلوطة بعناصر مختلفة بكميات تصل إلى 55٪، حيث لا يزيد محتوى عناصر السبائك الرئيسية - الكروم والنيكل - عادة عن 15 و 7٪ على التوالي. تشمل السبائك الأوستنيتي سبائك الحديد والنيكل التي يزيد محتوى الحديد والنيكل فيها عن 65% مع نسبة النيكل إلى الحديد 1:1.5 وسبائك النيكل التي تحتوي على النيكل بنسبة 55% على الأقل.

يتم تصنيف الفولاذ والسبائك الأوستنيتي

• وفقا لنظام السبائك،
• الطبقة الهيكلية,
• ملكيات
• والغرض الرسمي.

يعد الفولاذ والسبائك عالية السبائك من أهم المواد المستخدمة على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والبترولية وهندسة الطاقة وغيرها من الصناعات لتصنيع الهياكل التي تعمل في نطاق واسع من درجات الحرارة. نظرا لخصائصها الميكانيكية العالية في درجات حرارة تحت الصفر، يتم استخدام الفولاذ عالي السبائك والسبائك في عدد من الحالات كفولاذ مقاوم للبرد. يحدد الاختيار المناسب لعناصر صناعة السبائك الخصائص والغرض الرئيسي من الخدمة لهذه الفولاذ والسبائك (الجداول 1 - 3).

السمة المميزة للفولاذ المقاوم للتآكل هي محتواها المنخفض من الكربون (لا يزيد عن 0.12٪). مع السبائك المناسبة والمعالجة الحرارية، يتمتع الفولاذ بمقاومة عالية للتآكل عند 20 درجة مئوية ودرجات حرارة مرتفعة سواء في بيئة الغاز أو في المحاليل المائية للأحماض والقلويات والوسائط المعدنية السائلة.

يتمتع الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة بخصائص ميكانيكية عالية في درجات حرارة مرتفعة وقدرة على تحمل أحمال التسخين لفترة طويلة. لنقل هذه الخصائص، يتم خلط الفولاذ والسبائك مع عناصر تقوية - الموليبدينوم والتنغستن (ما يصل إلى 7٪ لكل منهما). من المواد المضافة الهامة لصناعة السبائك التي يتم إدخالها في بعض أنواع الفولاذ والسبائك البورون، الذي يعزز صقل الحبوب.

الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة مقاومة للتدمير الكيميائي للسطح في بيئات الغاز عند درجات حرارة تصل إلى 1100 - 1150 درجة مئوية. وهي تستخدم عادةً للأجزاء ذات التحميل الخفيف (عناصر التسخين، وتجهيزات الفرن، وأنظمة خطوط أنابيب الغاز، وما إلى ذلك). يتم تحقيق المقاومة العالية لهذه الفولاذ والسبائك من خلال صناعة سبائك من الألومنيوم (تصل إلى 2.5%) والسيليكون، مما يساهم في تكوين أكاسيد قوية وكثيفة على سطح الأجزاء التي تحمي المعدن من ملامسة البيئة الغازية.

وفقا لنظام صناعة السبائك، ينقسم الفولاذ الأوستنيتي إلى نوعين رئيسيين: الكروم والنيكل والكروم والمنغنيز. هناك أيضًا فولاذ الكروم والنيكل والموليبدينوم والكروم والنيكل والمنغنيز.

اعتمادا على الهيكل الأساسي الذي تم الحصول عليه عن طريق التبريد في الهواء، يتم تمييز الفئات التالية من الفولاذ الأوستنيتي: الأوستنيتي-مارتنسيتي، الأوستنيتي-الحديد، الأوستنيتي.

السبائك القائمة على الحديد والنيكل (التي تحتوي على نسبة النيكل أكثر من 30٪) وقواعد النيكل تكون ذات هيكل أوستنيتي ثابت ولا تحتوي على تحولات هيكلية عند تبريدها في الهواء. حاليًا، البوريد الأوستنيتي Kh15N15M2BR1 (EP380)، Kh25N20S2R1 (EP532)، KhN77SR1 (EP615) والفولاذ والسبائك الأوستنيتي عالي الكروم KhN35VYu (EP568)، KhN50 (EP668)، الذي يحتوي هيكله الرئيسي على الأوستينيت والبوريد أو الكروم والنيكل. eutec، تستخدم أيضًا مراحل التشنج اللاإرادي على التوالي.

بعد المعالجة الحرارية المناسبة، يتمتع الفولاذ والسبائك عالية القوة وخصائص بلاستيكية عالية (الجدول 4). على عكس الفولاذ الكربوني، يكتسب هذا الفولاذ خصائص بلاستيكية متزايدة عند تصلبه. تتنوع هياكل الفولاذ عالي السبائك ولا تعتمد فقط على تركيبها، ولكن أيضًا على طرق المعالجة الحرارية ودرجة تشوه البلاستيك وعوامل أخرى.

يتم تحديد موضع مناطق الطور في مخططات الطور بشكل أساسي في شكل أقسام ثنائية زائفة لأنظمة الحديد والكروم والنيكل أو الحديد والمنغنيز والكروم (الشكل 1). تحتوي سبائك الحديد والكروم والنيكل مباشرة بعد التصلب على محاليل صلبة من الأنواع التالية: α و γ ومنطقة غير متجانسة من المحاليل الصلبة المختلطة α + γ . يتم تحديد استقرار الأوستينيت من خلال قرب التكوين من الحدود α - و γ -المناطق يمكن أن يظهر عدم الاستقرار عند تسخينه إلى درجات حرارة معتدلة ثم التبريد اللاحق، عندما يتحول الهيكل الأوستنيتي المثبت بالتبريد السريع جزئيًا إلى مارتنسيت. تساهم زيادة محتوى النيكل في هذه السبائك في انخفاض درجة الحرارة γ → α (م)-التحولات (الشكل 2).

أرز. 1. المقاطع الرأسية لمخططات الطور للحديد والكروم والنيكل (أ) والحديد والكروم والمنغنيز (ب)

أرز. 2. التغيرات في درجة حرارة التحول المارتنسيتي لسبائك الحديد والكروم والنيكل اعتمادًا على صناعة السبائك

يتجلى عدم الاستقرار أثناء التشوه البارد، عندما يغير الفولاذ من النوع 18-8، اعتمادًا على درجة التشوه، خواصه المغناطيسية والميكانيكية (الشكل 3). بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون سبب عدم استقرار الفولاذ الأوستنيتي هو إطلاق الكربيدات من المحلول الصلب عند تغير درجة الحرارة، مصحوبًا بتغير في تركيز الكربون والكروم. يؤدي هذا إلى خلل في حالة التوازن وتحول الأوستينيت إلى الفريت والمارتنسيت بشكل رئيسي على طول حدود الحبوب، حيث يتم ملاحظة أكبر استنفاد للكروم والكربون في المحلول الصلب.

أرز. 3. التغير في الخواص الميكانيكية لفولاذ الكروم والنيكل (18% Cr، 8% Ni، 0.17% C) حسب درجة التشوه البارد (الضغط)

في النظام الثلاثي لسبائك الحديد والكروم والمنغنيز، بعد التصلب، سلسلة مستمرة من المحاليل الصلبة مع γ - شعرية وأثناء مزيد من التبريد، اعتمادا على تكوين السبيكة، تحدث التحولات المتآصلة المختلفة. المنغنيز هو أحد العناصر التي تتوسع γ - المنطقة، وفي هذا الصدد يشبه النيكل. بتركيزات كافية من المنجنيز (> 15%) والكروم (<15%) сталь может иметь однофазную аустенитную структуру. Сопоставление фазовых диаграмм систем железо – хром – никель и железо – хром – марганец при высоких температурах и 20°С показывает, что аустенитная фаза в системе с никелем имеет значигельно большую площадь.

أثناء تبلور فولاذ الكروم والنيكل، تبدأ بلورات الفريت الكروم والنيكل، التي تحتوي على شبكة حديدية، في التساقط من المنصهر أولاً (الشكل 4). عندما تبرد، تشكل بلورات δ-الفريت أوستينيت الكروم والنيكل، الذي يحتوي على شبكة شبكية γ - الحديد والصلب يكتسب بنية الأوستنيتي. الكربون في الفولاذ الأوستنيتي الحديدي والأوستنيتي عند درجات حرارة أعلى من الخط جنوب شرق.في محلول صلب وعلى شكل مراحل خلالية. التبريد البطيء للصلب تحت الخط جنوب شرق.يؤدي إلى إطلاق الكربون من المحلول الصلب على شكل مركب كيميائي - كربيدات الكروم من النوع Cr 23 C 6، الموجود بشكل رئيسي على طول حدود الحبوب. مزيد من التبريد تحت الخط إس.ك.يعزز ترسيب الفريت الثانوي على طول حدود الحبوب. وهكذا، عند تبريده ببطء إلى 20 درجة مئوية، يكون للصلب بنية أوستنيتي مع كربيدات ثانوية وفريت.

أرز. 4. مخطط الطور الثنائي الزائف اعتمادًا على محتوى الكربون للسبيكة 18% Cr، 8% Ni، 74% Fe

أثناء التبريد السريع (التبريد)، لا يوجد وقت لتحلل المحلول الصلب، ويتم تثبيت الأوستينيت في حالة مفرطة التشبع وغير مستقرة.

لا تعتمد كمية كربيدات الكروم المترسبة على معدل التبريد فحسب، بل تعتمد أيضًا على كمية الكربون الموجودة في الفولاذ. وعندما يكون محتواه أقل من 0.02 - 0.03%، أي أقل من حد ذوبانه في الأوستنيت، فإن كل الكربون يبقى في محلول صلب. في بعض تركيبات الفولاذ الأوستنيتي، يمكن أن يؤدي التبريد المتسارع إلى تثبيت الفريت الأولي في الهيكل، مما يمنع الشقوق الساخنة.

يؤثر التغير في محتوى عناصر صناعة السبائك في الفولاذ على موضع مناطق الطور. يساهم الكروم والتيتانيوم والنيوبيوم والموليبدينوم والتنغستن والسيليكون والفاناديوم، كونها أسمدة، في ظهور عنصر الحديد في الهيكل الفولاذي. يحافظ النيكل والكربون والمنغنيز والنيتروجين على التركيب الأوستنيتي. ومع ذلك، فإن عناصر صناعة السبائك الرئيسية في الفولاذ قيد النظر هي الكروم والنيكل. اعتمادًا على نسبتها، يتم تقسيم الفولاذ أحيانًا إلى فولاذ يحتوي على (%Ni/%Cr) ≥1 صغير و(%Ni/%Cr)> 1 احتياطي أوستنيتي كبير.

في فولاذ الكروم والنيكل الأوستنيتي المخلوط مع التيتانيوم والنيوبيوم، لا تتشكل كربيدات الكروم فحسب، بل تتشكل أيضًا كربيدات التيتانيوم والنيوبيوم. عندما يكون محتوى التيتانيوم Ti > [(%C–0.02)*5] أو النيوبيوم Nb > (%C*10) يمكن إطلاق كل الكربون الحر (أعلى من حد ذوبانه في الأوستينيت) على شكل تيتانيوم أو النيوبيوم الكربيدات، ويصبح الفولاذ الأوستنيتي غير عرضة للتآكل الحبيبي. يؤدي ترسيب الكربيدات إلى زيادة القوة وتقليل الخواص البلاستيكية للفولاذ. تُستخدم خاصية الكربيدات هذه في تصلب الفولاذ المقاوم للحرارة بالكربيد، ويتم ذلك بالاشتراك مع تصلب المعادن مع جزيئات Ni 3 Ti؛ Ni 3 (Al، Ti)، Fe 2 W، (N، Fe) 2 Ti، إلخ. تشمل المركبات بين المعادن أيضًا الطور σ، الذي يتشكل في فولاذ الكروم والنيكل أثناء التسخين المطول أو التبريد البطيء عند درجات حرارة أقل من 900 - 950 درجة مئوية . لديها ذوبان محدود في α - و γ - المحاليل الصلبة، والتي يتم إطلاقها بشكل رئيسي على طول حدود الحبوب، تقوي السبيكة وفي نفس الوقت تقلل بشكل حاد من الخصائص البلاستيكية وقوة تأثير المعدن. تساهم زيادة تركيزات الكروم (16-25%) وعناصر التسميد (الموليبدينوم والسيليكون وما إلى ذلك) في الفولاذ في تكوين الطور σ عند 700-850 درجة مئوية. يحدث فصل هذه المرحلة في الغالب مع تكوين مرحلة وسيطة من الفريت ( γ →α→ σ ) أو تحويل الفريت (δ → σ ). ومع ذلك، من الممكن أيضًا عزله مباشرة من المحلول الصلب ( γ → σ ).

في فولاذ الكروم والمنغنيز الذي يحتوي على نسبة عالية من الكروم والمنغنيز، لوحظ أيضًا هطول الأمطار أثناء التبريد البطيء. σ -المراحل. يؤدي الكربون الموجود في فولاذ الكروم والمنغنيز والكروم والمنغنيز والنيكل إلى تصلب الفولاذ بالتشتت بعد المعالجة الحرارية المناسبة، خاصة عند دمجه مع العناصر المكونة للكربيد (الفاناديوم والنيوبيوم والتنغستن).

يحدث تقوية فولاذ البوريد الأوستنيتي بشكل رئيسي بسبب تكوين بوريدات الحديد والكروم والنيوبيوم والكربون والموليبدينوم والتنغستن. وفقًا لهذه العمليات، يتم تقسيم الفولاذ الأوستنيتي، اعتمادًا على نوع التصلب، إلى تصلب كربيد وبوريد وتصلب بين المعادن. ومع ذلك، في معظم الحالات، بسبب محتوى عدد كبير من عناصر صناعة السبائك المختلفة في الفولاذ والسبائك، يحدث تقويتها بسبب التأثير المعقد للمراحل المتناثرة والشوائب المعدنية.

الجدول 1. تكوين بعض الفولاذ والسبائك الأوستنيتي المقاومة للتآكل،٪

الجدول 2. تكوين بعض الفولاذ والسبائك الأوستنيتي المقاومة للحرارة،٪

الجدول 3. تركيب بعض أنواع الفولاذ والسبائك الأوستنيتي المقاومة للحرارة، %

الجدول 4. الخواص الميكانيكية النموذجية لبعض درجات الفولاذ والسبائك الأوستنيتي والأوستنيتي الحديدي عالي السبائك

على سبيل المثال نزاروف، S. B. ماسلينكوف
تسنيشيرميت
ISSN 0026-0819. "علم المعادن والمعالجة الحرارية للمعادن" العدد 3 عام 1970

تؤثر المعالجة الحرارية على البنية (حجم الحبوب، حجم الكتلة، حجم وكمية المراحل المشتتة، طبيعة توزيعها)، كما تشكل حالة حدود الحبوب والإطلاق الموجه لأطوار التقوية، مما يزيد بشكل كبير من خصائص الحرارة. مواد مقاومة.

عادة ما تسبق المعالجة الميكانيكية المعالجة الحرارية، ولكنها تستخدم غالبًا بعد المعالجة الحرارية، وكذلك قبلها وبعدها.

تخضع الأجزاء والمنتجات شبه المصنعة للمعالجة الحرارية قبل التشغيل، ولكن في بعض الأحيان (كليًا أو جزئيًا) تتم معالجتها أثناء التشغيل.

يخضع الفولاذ والسبائك الأوستنيتي المتصلبة بالترسيب لأنواع مختلفة من المعالجة الحرارية: التلدين، والتصلب، والتلطيف (الشيخوخة أو تصلب الترسيب) وتلطيف تخفيف الإجهاد.

أثناء التصنيع أو العمليات الأخرى، يصبح المعدن هشًا. للتخلص من الهشاشة وتقليل صلابة السبائك، يتم استخدام التلدين. عند التلدين، يتم تسخين السبائك إلى درجات حرارة عالية تصل إلى 1000-1250 درجة مئوية (اعتمادًا على التركيب الكيميائي للسبيكة)، ويتم الاحتفاظ بها لمدة تتراوح بين 0.5 إلى عدة ساعات (اعتمادًا على كتلة قطعة العمل أو الجزء) ويتم تبريدها بأعلى سرعة ممكنة. . بالنسبة للسبائك الأقل سبائك، يُسمح بالتبريد في الماء، ولكن بالنسبة للسبائك المعقدة ذات السبائك العالية، يفضل التبريد في الهواء بالزيت ووسائط التبريد الخفيفة الأخرى، حيث أن التبريد في الماء يمكن أن يؤدي إلى شقوق حرارية.

لتحقيق خصائص عالية القوة والمقاومة للحرارة، يخضع الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة لمعالجة مزدوجة تتكون من التصلب والشيخوخة اللاحقة.

بالنسبة للسبائك قيد النظر، تختلف عملية التصلب في تأثيرها عن تصلب الفولاذ الكربوني ويتم إجراؤها بهدف إذابة مراحل الكربيد والفلزات في محلول صلب، أي. للحصول على محلول صلب متجانس بأقل صلابة. في الولايات المتحدة الأمريكية وإنجلترا، يُطلق على تصلب الفولاذ الكربوني العادي اسم "التصلب"، أي اكتساب الصلابة؛ تسمى عملية تصلب السبائك المقاومة للحرارة "معالجة المحلول" أي معالجتها إلى محلول (صلب).

بالنسبة لجميع أنواع الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة والمتصلبة بالتشتت، تكون درجة حرارة التسخين للتصلب تقريبًا نفس درجة حرارة التلدين.

من خلال الاحتفاظ بدرجات حرارة عالية، يتم إذابة المراحل الزائدة في محلول صلب ويتم الحصول على حبيبات بالحجم المطلوب. يعتمد حجم حبيبات الفولاذ والسبائك على درجة حرارة التسخين ووقت الاحتفاظ.

في كثير من الأحيان، بعد التبريد، يوصى بإجراء تبريد أسرع لمنع هطول الأمطار في المراحل الزائدة. ومع ذلك، كما سيظهر أدناه، فإن هذا غير ضروري، خاصة عند معالجة السبائك الأوستنيتي المعقدة، والتي يحدث فيها تصلب كاثيثيرمي، حتى مع التبريد السريع نسبيًا، أي إطلاق مراحل التقوية عند التبريد من درجة حرارة عالية. وتعتمد هذه العملية على ميل السبائك إلى التصلب بالتشتت، لذا لا بد من التطرق إلى هذه الظاهرة المهمة.

يمكن أن تكون تصلب التشتت أو تقادم الفولاذ والسبائك: كاثرية للحرارة، ومتساوية الحرارة. تحدث الشيخوخة الطاردة للحرارة في عملية تسخين الفولاذ أو السبائك عند درجة حرارة متزايدة باستمرار، وتحدث الشيخوخة الكاتثرية في عملية تبريد الفولاذ أو السبائك عند درجة حرارة متناقصة باستمرار. تحدث الشيخوخة متساوية الحرارة عند درجة حرارة ثابتة

هناك سبائك ضعيفة ومعتدلة وقوية تصلب التشتت. لا يوجد تمييز واضح بينهما، ومع ذلك، فمن السهل فصل هذه المجموعات من السبائك على أساس شدة عمليات تصلب التشتت. وفقًا لهذا المبدأ، ولأول مرة في العمل، وبعد ذلك في العمل، تم تقسيم سبائك تصلب التشتت إلى ثلاث مجموعات.

فولاذ شديد الصلابة بالترسيبويتم تقوية السبائك بشكل فعال بشكل عام بسبب التصلب أثناء الشيخوخة الكاتثرية. تحتوي هذه السبائك على 5-7% أو أكثر من مرحلة التقوية. يؤدي التقادم الإضافي لهذه السبائك إلى زيادة طفيفة أو معدومة تقريبًا في الصلابة والقوة، على سبيل المثال، سبائك مثل: NH35VTYu (EI787)، EI929، EI867، Yudimet 700، Nin-109، Nin-115، إلخ. وترد السبائك في الجدول. 3 و 4.

سبائك معتدلة التشتتيتم تعزيزها أثناء الكاثوثرارية، وإلى حد كبير، أثناء الشيخوخة الحرارية. هذه السبائك KhN35VT (EI612)، EI612K، KhN35VTR (EI725)، EP164، A-286، Discaloy-24 تحتوي على 2-5٪ من مرحلة التقوية.

سبائك ضعيفة أو منخفضة تصلب التشتتيتم تقويتها فقط أثناء الشيخوخة الحرارية الاصطناعية. لا تخضع هذه الفولاذ والسبائك للشيخوخة الكاثودية وتحتوي على كمية صغيرة من مرحلة التقوية (تصل إلى 2٪). تشمل هذه المجموعة السبائك: EI813، Kh25N16G7AR (EI835)، EI435، Nim-75، V-480S، إلخ.

وبالتالي، ليست هناك حاجة لضمان التبريد السريع للسبائك بعد التسخين بدرجة حرارة عالية. يمكن تحقيق التعزيز اللازم لسبائك هذه المجموعة أو تلك نتيجة للشيخوخة الحرارية الطبيعية أو الاصطناعية، أو، أخيرا، نتيجة لمجموعاتها.

تصلب مزدوج.بالنسبة لبعض السبائك، خاصة تلك التي تحتوي على كمية كبيرة من مرحلة التقوية، يتم الحصول على أفضل مزيج من الخواص الميكانيكية بعد التصلب المزدوج (التطبيع). يضمن التطبيع الأول لدرجة الحرارة العالية (1170-1200 درجة مئوية) تكوين محلول صلب متجانس وحبوب خشنة نسبيًا، مما يساهم في أعلى مقاومة للزحف. يؤدي التطبيع الثاني لدرجات الحرارة المنخفضة (1000-1100 درجة مئوية) إلى هطول الأمطار السائد للكربيدات على طول حدود الحبوب وتشكيل مرحلة تقوية ذات تشتت متفاوت. تتشكل رواسب الطور γ الأكبر عند التبريد من 1050 درجة مئوية في الهواء. بالنسبة للعديد من السبائك - KhN70VMTYu (EI617)، EI929، KhN35VTYu (EI787)، سلسلة "Nimonic" - بعد التطبيع المزدوج تليها الشيخوخة، تزداد خصائص المقاومة للحرارة والبلاستيك بشكل ملحوظ.

تصلب التشتت (الشيخوخة).للحصول على خصائص عالية القوة، تخضع جميع السبائك المقاومة للحرارة تقريبًا لتصلب التشتت (فصل المراحل المشتتة عن المحلول الصلب) قبل الاستخدام. يحدد تكوين وطبيعة مراحل التقوية أنظمة درجة حرارة التقادم لسبائك معينة.

تحتوي السبائك المقاومة للحرارة المعتمدة على قواعد النيكل والكروم والحديد والنيكل والكروم والكوبالت والنيكل والكروم على:
أ) الكربيدات الأولية (TiC، VC، TaC، ZrC، NbC، وما إلى ذلك)، ذات درجة حرارة تفكك عالية جدًا؛
ب) الكربيدات الثانوية (M 23 C 6؛ M 6 C؛ M 7 C 3)، المنطلقة من المحلول الصلب. يتم تشكيل كربيد M 23 C 6 في سبائك تحتوي على 5٪ كروم أو أكثر؛
ج) مراحل التعزيز الرئيسية بين الفلزات γ (Ni 3 Ti، Ni 3 Al، Ni 3 Nb، وما إلى ذلك). نظرًا للتشتت الدقيق لهذه المراحل والتماسك مع المحلول الصلب، تكتسب السبائك أثناء تكوينها أقصى مقاومة للحرارة.

يتم استخدام الفولاذ والسبائك المقوية بالكربيد في درجات حرارة أقل من السبائك المقوية بين المعادن. تكون الكربيدات أقل تشتتًا، وأكثر عرضة للتخثر، ويتم توزيعها بشكل أقل انتظامًا في مصفوفة السبائك مقارنة بالأطوار γ. ومع ذلك، لتحقيق متوسط ​​المقاومة للحرارة، فإن تعزيز كربيد واحد يكفي. تعمل أطوار الكربيد أيضًا على تقوية السبائك التي تتصلب نتيجة لترسيب المرحلة γ.

يعتمد شكل جزيئات الأطوار γ والكربيدات إلى حد كبير على المعالجة الحرارية ومدتها وينظم خصائص السبائك. تؤدي مدة التعرض الحراري إلى تضخم أحجام الجسيمات في الطور γ وتسبب تفاعلات تحدث بشكل أساسي عند حدود الحبوب. لفهم العمليات التي تحدث في السبائك أثناء المعالجة الحرارية والتنبؤ بخصائصها أثناء الخدمة طويلة المدى، من المهم جدًا معرفة التركيب الدقيق للطور γ عند أي درجة حرارة وأوقات احتجاز مختلفة عند درجة الحرارة هذه، بالإضافة إلى التركيب الكيميائي للمحلول الصلب المصفوفة. يمكن أيضًا تقييم معدلات تحول المراحل الكربيدية والفلزية وتفاعلاتها باستخدام بيانات من حركية التغيرات في الصلابة والخواص الفيزيائية والميكانيكية. في سبائك النيكل الأكثر شيوعًا والمقاومة للحرارة والتي تحتوي على الكروم والكوبالت، والمخلوطة بالألومنيوم والتيتانيوم والموليبدينوم، يمكن التعبير عن تفاعلات التحول بالمعادلة: آنسة+γ→ م 6 ج+γ+γ’+ آنسة، أين مالعناصر: Cr، Ti، Ta وغيرها؛ م- نفس العناصر المكونة للكربيد كما في م. ما يقرب من نصف كمية الكربون، وفقا للعمل، تبقى في الكربيدات آنسة، وهو ما نسميه تقليديا آنسة; γ'-المرحلة (ني 3 م) - مركب من التيتانيوم والألومنيوم الزائد في محلول صلب مع النيكل.

كربيدات م 6 جتتشكل عند 980-1150 درجة مئوية، في حين أن رد فعل كربيد آنسة→م 23 ق 6يحدث عند 760-980 درجة مئوية. لقد ثبت أنه إذا كانت السبيكة تحتوي على الموليبدينوم والتنغستن بنسبة أكبر من 6%، فسيتم إطلاق الكربيدات بشكل أساسي في شكل م 23 ق 6ومع ذلك، فقد أشير إلى أن هذا الحكم يبدو غير مدعم بأدلة دقيقة. ومن الواضح أن هذا يعتمد على محتوى الكربون.

أثبتت الدراسات التي أجريت على سبيكة V-1900 التفاعلات التي تحدث فيها بعد المعالجة الحرارية (1080 درجة مئوية 4) حالهواء +899 درجة مئوية 10 حوالهواء) وأثناء الشيخوخة طويلة المدى حتى 2400 حعند 980 درجة مئوية. يتم التعبير عنها بالمعادلة:
آنسة + γ + γ’ → م 6 ج+ γ + الباقي γ".

كربيدات آنسة (أ= 4.37 Å) غنية بالتيتانيوم والتنتالوم والكربيدات م 6 ج (أ= 11.05 Å) غنية بالموليبدينوم والنيكل والكوبالت. كربيدات م 6 جيتم ملاحظتها في شكلين: كروي وصفائحي. بمرور الوقت، تصبح كريات وصفائح الكربيدات أكبر. تكون رواسب الطور γ كروية في البداية، ثم تظهر الطور γ على شكل صفائح، ومع مرور الوقت، عند درجات الحرارة المرتفعة، تنمو وتتكتل وتستطيل في الحجم. وفي الوقت نفسه، تحيط رواسب الطور γ بجميع الكربيدات وحدود الحبوب على شكل قشرة. يؤدي تطبيق الجهد إلى تسريع عملية انتقال الكربيد بشكل كبير آنسةإلى كربيدات م 6 جوالتغيرات المعدنية. في السبائك ذات المحتوى العالي من الكروم، تتشكل الكربيدات بشكل رئيسي م 23 ق 6.

يكون معدل التفاعل الخاص بتحول الطور γ أكبر عند تطبيق الضغوط أثناء التعرض للحرارة مقارنة بما يحدث عند الحصول على الضغوط مسبقًا. تؤدي الإجهادات إلى عمليات انتقائية من الهطول والتحولات وتساهم في زيادة سماكة حدود الحبوب، مما يتسبب في استطالة واندماج مراحل التقوية، كما هو موضح في الأعمال. يساعد خشونة الحبوب على تسريع تفاعلات تحولات الكربيد والمراحل المعدنية التي تحدث في المناطق الحدودية. على سبيل المثال، تم الكشف عن ظهور مرحلة صفائحية ذات درجة حرارة عالية في السبائك في وقت مبكر جدًا في السبائك ذات الحبيبات الخشنة.

أدى العمل إلى تكوين الطور المعدني Ni 2 -Al, Ti في سبيكة 15 Cr-25 Ni-3 Al-2.5 Ti، إلى جانب الطور γ Ni 3 (Al, Ti). تتشكل مرحلة Ni 2 Al, Ti أثناء التعتيق عند 700 درجة مئوية ولها شكل صفائح، يزداد حجمها مع مرور الوقت. يتم إطلاق هذه المرحلة بشكل رئيسي في المناطق الخالية من مرحلة γ، وكذلك على طول حدود الحبوب. وهو غير متماسك مع المحلول الصلب، لذلك تتشكل الفراغات الدقيقة قبل تدمير السبيكة في المقام الأول بالقرب من رواسبها.

مراحل الغسل(AB 2) - تقوية السبائك قليلاً بسبب عدم تماسكها مع المحلول الصلب وعدم الاستقرار الحراري. ولكن في ظل وجود مرحلة γ في الهيكل، فإن مراحل Laves تجعل من الممكن، نظرًا للمدة المتأصلة لفترة حضانة هطول الأمطار، إطالة عمر خدمة السبائك عند درجات حرارة لا تزيد عن 750 درجة مئوية.

مراحل البوريد- يكتب م 3في 2 ، م 3في، م 5تحتوي سبائك البورون الخمسة المختلفة على تركيبات كيميائية معقدة. على سبيل المثال، في هذا العمل، تتوافق هذه المراحل مع المركب (Mo 0.5 Cr 0.25 Ti 0.15 Ni 0.10) 3 B 2

اعتمادًا على وجود مراحل معينة وحالة السبيكة (المصبوبة والمشوهة)، يتم وصف أوضاع تصلب التشتت. يجب ألا تتسبب درجة حرارة التعتيق في انحلال مراحل التقوية والتخثر أو الالتحام. على الرغم من أنه في بعض الحالات، للحصول على الخصائص المطلوبة، من الضروري تطبيق درجات حرارة عالية بشكل متعمد، مما يتسبب في تخثر الجزيئات وإطلاقها في شكل أقل تشتتًا. عادة، يتم تنفيذ شيخوخة السبائك مع تصلب كربيد عند 600-800 درجة مئوية، مع تصلب المعادن عند 700-1000 درجة مئوية، اعتمادا على عدد وتكوين المراحل الزائدة. مع زيادة كمية مرحلة التقوية (مجموع التيتانيوم والألومنيوم) في السبائك، تزداد درجة حرارة التعتيق أيضًا (انظر الشكل 1). يتم تسخين السبائك التي تحتوي على أكثر من 8% (Ti+Al) إلى 1050-1200 درجة مئوية فقط ويتم تبريدها في الهواء. نتيجة للشيخوخة الكاثودية، تكتسب هذه السبائك أقصى قدر من التصلب (على سبيل المثال، سبائك ZhS6-K وEI857). يبلغ عمر سبائك Rene 100 وIN-100 التي تحتوي على 9-10.5% (Ti+Al) حوالي 1000 درجة مئوية، ولكن هذا يعد في الأساس عملية تصلب ثانية، وليس تقادمًا. على ما يبدو، بالنسبة لمثل هذه السبائك، فإن هذا التقادم الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة ليس ضروريًا؛ بل إنها أكثر عرضة للشيخوخة الكاتثرية، وبالنسبة لها يعد التبريد في الهواء من درجات حرارة التطبيع كافيًا تمامًا، كما هو موضح على سبيل المثال في الشكل الخاص بسبيكة IN-100

رسم بياني 1.

يمكن تغيير أوضاع التقادم اعتمادًا على الخصائص المطلوبة للسبيكة. هناك أنظمة شيخوخة تدريجية - مزدوجة وأكثر تعقيدا، لكنها ليست عملية للغاية. بالنسبة لعمر الخدمة القصير وخاصة لعمر الخدمة الطويل، فإن استخدام أوضاع الشيخوخة متعددة المراحل غير مبرر على الإطلاق، لأن الهياكل الناتجة في عملية المعالجات الحرارية المعقدة تتغير حتما في ظل ظروف التشغيل على المدى الطويل، في ظل تأثير درجة الحرارة والحمل. تستمر عمليات الشيخوخة في السبائك بغض النظر عن الحالة الهيكلية الأولية. تتخثر جزيئات مرحلة التعزيز وتتجمع وتذوب الجزيئات غير المستقرة في المحلول الصلب، وتحدث إطلاقات متكررة ومتكررة لجزيئات جديدة أكثر توازنًا (في هذه المرحلة)، وتحدث هذه العمليات في وقت واحد. اعتمادًا على ظروف درجة الحرارة، قد تسود عملية أو أخرى. بعد التعرض (عادة من 4 إلى 16 ح) عند درجات حرارة الشيخوخة، يتم تبريد السبائك في الهواء.

يتم عرض أنظمة المعالجة الحرارية النموذجية للسبائك الأجنبية في الجدول. 1. وللمحليين - في الجدول. 2. ويرد في الجدول التركيب الكيميائي لهذه السبائك. 3 و 4. تجدر الإشارة إلى أننا لا نستخدم التلدين أبدًا تقريبًا لهذه السبائك، والتليين من التبريد (التطبيع) يختلف قليلاً جدًا (انظر الجدول 1).

الجدول 1

سبيكة	التلدين		علاج الحل الصلبة		الشيخوخة المتوسطة		الشيخوخة النهائية
	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح
إنكونيل-600	1038	1/4..1/2	1120	2	—	—	—	—
إنكونيل-625	925..1038	1	1090..1200	1	—	—	—	—
إنكونيل-700	1200	2	1180	2	—	—	870	4
إنكونيل-718	955	1	955	1	732	8	720	8
إنكونيل X-750	1038..1090	1/2..3/4	1150	2	845	24	700	20
نيم-80أ	1080	2	1080	2	—	—	700	16
نيم 90	1080	2	1080	2	—	—	700	16
رينيه -41	1080	2	1080	2	—	—	760	16
أوديميت-500	1080	4	1080	4	845	24	760	16
أوديميت-700*	1138	4	1120..1175	4	870+	8	650+	24
	—	—	—	—	+985	4	+760	8
واسبالوي	1010	4	1080	4	845	24	760	16
إنكونيل-713*	—	—	1150..1175	2	—	—	930..995	4..16
إنكونيل-713C*	—	—	1150..1175	2	—	—	930..995	4..16
إن-100*	—	—	1150..1175	2	—	—	930..995	4..16
* سبائك مصبوبة

الجدول 2

سبيكة	تصلب 1		تصلب الثاني		الشيخوخة النهائية
	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح	درجة الحرارة في درجة مئوية	حان الوقت ح
EI435	980..1020	0,5	—	—	—	—
HH77TYUR	1080	8	—	—	700..750	16
ХН70ВМТУ	1200	2	1050	4	800	16
ХН35ВТУ	1180	2,5	1050	4	750..800	16
EI445R	1200	4..6	—	—	850	15..20
EI893	1160	2	—	—	800	12
EI929	1220	2	1050	4	850	8
EI867	1220	4..10	—	—	950	8
EN867*	1180	6	1000	8	850	16
EI661	1200	10..15	950..1050	5..8	—	—
ZhS6K	1200	4	—	—	—	—
*الشيخوخة المتوسطة عند 900 درجة مئوية 8 ح.

الجدول 3

درجة سبائك	محتوى العنصر في٪
	ج	سجل تجاري	شركة	شهر	ملحوظة	تي	آل	الحديد	عناصر أخرى
إنكونيل-600	0,04	15	—	—	—	—	—	7	—
إنكونيل-700	0,12	15	30	3	—	2,2	3,2	1	—
إنكونيل-718	0,04	19	—	3	5	0,8	0,6	18	—
إنكونيل X-750	0,04	15	—	—	1	2,5	0,9	7	—
نيم-80أ	0,08	20	1	—	—	2,3	1,3	3	—
نيم 90	0,08	20	18	—	—	2,5	1,5	3	—
رينيه -41	0,08	19	11	10	—	3	1,5	2	0.005 ب
أوديميت-500	0,08	18	18	4	—	3	2,9	0,5	0.004 ب
أوديميت-520	0,05	19	12	6	—	3	2	0,5	0.005 فولت؛ 1 واط
أوديميت-700	0,15	15	19	5	—	3,5	4,5	0,5	0.05 ب
واسبالوي	0,10	20	14	4	—	3	1,3	0,75	0.004 ب. 0.06 زر
إنكونيل-713	0,12	13	—	4,5	2	0,6	6	0,5	—
إنكونيل-713 ج	0,06	12	1,5	4,5	2	0,6	6	0,3	—
في-100	0,15	10	14	3	—	5	5,5	—	0.015 فولت؛ 0.06 زر؛ 1.0 فولت
ب-1900	0,10	8	10	6	—	1,0	6	—	0.015 فولت؛ 0.08 زر؛ 4.5 تا

الجدول 4

درجة سبائك
	ج	سجل تجاري	شركة	شهر	دبليو	تي	آل	الحديد	ب	عناصر أخرى
EI435	0,10	20	—	—	—	0,30	0,10	1	—	—
HH77TYUR	0,05	20	—	—	—	2,5	0,8	1	0,01	0.10 م
ХН70ВМТУ	0,10	15	—	3	6	2,1	2,1	ما يصل الى 5	0,02	0.02 م؛ 0.3 فولت
ХН35ВТУ	0,05	15	—	—	3	3	1,2	~40	0,03	0.02 م
EI445R	0,05	18	—	4,5	4,5	2,5	1,2	1	0,01	0.02 م
EI893	0,05	15	—	5	10	1,4	1,4	1	0,01	0.02 م
EI929	0,06	10,5	15	5	6	1,7	4	—	—	0.1 با؛ 0.5 فولت
EI867	0,06	9,5	5	10	5	—	4,5	—	0,02	—
ZhS6-K	0,15	11,5	4,5	4	5	2,8	5,5	1	0,02	—

درجة حرارة التصلب في الخارج أقل ووقت الاحتفاظ أقصر بكثير (مرتين تقريبًا) من درجة حرارة التصلب المستخدمة في الاتحاد السوفييتي. ونتيجة لذلك، فإن السبائك الأجنبية تكون أكثر دقة من تلك المستخدمة في بلدنا. لا يتم استخدام التصلب الثاني في الخارج، بينما في بلدنا يتم استخدامه بنجاح للعديد من السبائك.

الواردة في الجدول. يمكن تغيير وضعي المعالجة الحرارية النموذجيين 1 و2 حسب المتطلبات. من المعروف أن السبائك ذات الحبوب الخشنة التي يتم الحصول عليها عن طريق التسخين إلى درجات حرارة عالية تتمتع بمقاومة زحف أعلى من تلك ذات الحبيبات الدقيقة. تتمتع السبائك الخشنة الحبيبات (2-3 نقاط) أيضًا بقوة أعلى بكثير على المدى الطويل عند درجات الحرارة المرتفعة. ومع ذلك، في حالة درجات الحرارة المرتفعة بشكل معتدل (600-700 درجة مئوية)، تتمتع السبائك التي يبلغ متوسط ​​حجم الحبوب فيها 4-5 نقاط بمقاومة أعلى للحرارة. إن البنية الدقيقة الحبيبات، بسبب الطاقة السطحية العالية لحدود الحبوب المتفرعة، تكون غير مستقرة أكثر، خاصة عند درجات حرارة التشغيل المرتفعة، وبالتالي فإن حجم حبيبات السبائك المقاومة للحرارة، خاصة تلك المخصصة للخدمة طويلة المدى، يجب أن يتوافق مع 3 -4 نقاط على المقياس القياسي. هذا الحجم الحبيبي شائع بعد التسخين إلى 1100-1120 درجة مئوية، وبالنسبة للسبائك المعقدة عند 1150-1170 درجة مئوية.

وفي الخارج، يتم تسخين معظم السبائك الصناعية عند درجات الحرارة هذه.

للحصول على خصائص عالية القوة في الغرفة ودرجات الحرارة المنخفضة (~550 درجة مئوية)، يجب إجراء التطبيع عند درجة حرارة 950-1050 درجة مئوية والتعمير عند درجات حرارة منخفضة، ونتيجة لذلك تصبح السبائك ذات حبيبات دقيقة (النقطة 5-6 )، معززة بمراحل γ المترسبة المتناثرة بدقة.

وبالتالي، يتم تحديد اختيار طريقة المعالجة الحرارية من خلال الخواص الميكانيكية المطلوبة. عند استخدام سبائك شديدة الصلابة للتشغيل عند درجات حرارة تتجاوز نطاق درجة حرارة تصلب التشتت (على سبيل المثال، عند 900-950 درجة مئوية)، فإنها تخضع لتطبيع واحد فقط. عند تسخينها إلى درجات حرارة التشغيل، يحدث تصلب مكثف للسبائك أثناء عملية التسخين (الشيخوخة الحرارية)، فهي تتلقى أقصى تصلب في منطقة درجة حرارة التشغيل ويمكنها تحمل الأحمال بنجاح لفترة معينة. ومع ذلك، فإن نفس السبائك سابقة التعتيق تتمتع بمقاومة أقل لدرجات الحرارة والأحمال، وبالتالي فهي أقل كفاءة. لا تتعرض السبائك ذات تصلب التشتت الضعيف (EI813، EI435، Inconel-600، وما إلى ذلك) للشيخوخة، نظرًا لأن تصلب التشتت الخاص بها له تأثير ضئيل ويحدث أثناء التشغيل. لضمان استقرار السبائك على المدى الطويل، من الضروري وجود محتوى معتدل من مراحل التقوية في هيكلها (أي استخدام سبائك معتدلة تصلب التشتت). من المهم جدًا الحصول على فصل موحد وأقصى بين المراحل المعدنية والكربيدية المشتتة بدقة، والتي تم توفيرها من خلال أوضاع المعالجة التدريجية. أنظمة الشيخوخة المتدرجة، على الرغم من أنها تؤدي إلى فقدان خصائص القوة، إلا أنها تزيد بشكل كبير من خصائص البلاستيك وتقلل من ميل السبائك إلى الهشاشة الحرارية. ومع ذلك، أظهرت التجارب اللاحقة عدم ملاءمة هذه الطريقة. وهكذا، على سبيكة KhN35VTYu (EI787) شديدة التشتت، تم اختبار أنظمة المعالجة الحرارية المعقدة في وقت واحد مع أبسط نظام، يتكون من شيخوخة واحدة فقط عند 750 درجة مئوية. تم تقييم الميل إلى الهشاشة الحرارية عند التعرض حتى 10000-20000 حودرجة الحرارة 700 درجة مئوية. تظهر النتائج (الجدول 5) أنه بغض النظر عن مدى تعقيد نظام المعالجة الحرارية الأولية، تصبح السبيكة هشة. تؤثر زيادة عدد مراحل التقسية أو مدة الاحتفاظ فقط على القيم الأولية لقوة التأثير. أثناء عملية التعتيق، ينخفض، وبدرجة أقل بعد المعالجة الحرارية التي تتكون من التعتيق وحده.

كما تمت الإشارة سابقًا، فإن عمليات فصل التشتت والتحام وانحلال الجزيئات غير المستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية في المرحلة الثانية تحدث بشكل مستمر. تحدث هذه العمليات بشكل متجدد، وتتكرر دورة بعد دورة، لذلك، بغض النظر عن مدى تعتيق السبيكة مسبقًا وأنظمة المعالجة الحرارية المعقدة، فإنها ستغير خصائصها أثناء التعرض للحرارة على المدى الطويل وتصبح هشة نتيجة للثبات. إطلاق جزيئات مرحلة التعزيز والتغيرات في الحالة الهيكلية.

يجب أن نركز على الطريقة الأصلية والبسيطة للمعالجة الحرارية للسبائك المشوهة الساخنة أو الباردة المشوهة بسبب التشتت، والتي تتكون من شيخوخة واحدة (بدون تصلب مسبق).

يتيح لك هذا الوضع الحصول على أفضل خصائص القوة والليونة في نطاق واسع من درجات الحرارة، بالإضافة إلى أعلى مقاومة للحرارة ومقاومة التعب عند درجات حرارة تصل إلى 750 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، يوفر هذا الوضع مقاومة أفضل للتقصف الحراري وعدم الحساسية للقطع. تم اختبار نظام المعالجة الذي يتكون من التعتيق وحده على بعض السبائك وتم إدخاله بنجاح في الإنتاج. ولا توجد معلومات حتى الآن عن استخدام مثل هذه الأنظمة في الخارج.

هناك شرط مهم آخر لضمان ثبات السبائك على المدى الطويل وهو تحقيق ثبات حراري عالي لمراحل التقوية. يتم تحقيق ذلك من خلال تعقيد تكوين مراحل التقوية، عن طريق إدخال عناصر السبائك التي يتم تضمينها جزئيًا في تكوين مرحلة التعزيز. يمكن أن تكون مراحل التعزيز الأكثر فعالية - Ni 3 Al و Ni 3 Ti ومزيجهما - Ni 3 (A1، Ti) معقدة بواسطة: النيوبيوم والتنتالوم والقصدير والسيليكون والمغنيسيوم والبريليوم والروثينيوم والموليبدينوم والعناصر الأخرى التي توفر تصلب التشتت لسبائك النيكل. ومن بين هذه العناصر، تعتبر العناصر ذات القطر الذري الأكبر قليلاً، مثل القصدير، ذات أهمية خاصة.

الأقطار الذرية لبعض العناصر التي تشكل أطوار النوع γ مع النيكل هي كما يلي:

تخفيف التوتر.غالبًا ما يتم استخدام التقسية لتخفيف الضغط وتثبيت أبعاد الأجزاء. يمكن أن تنشأ الضغوط الداخلية نتيجة التشغيل الآلي أو اللحام أو أثناء التشغيل. يتم تقسية المنتجات النهائية المصنوعة من السبائك المقاومة للحرارة عند درجة حرارة 400-700 درجة مئوية مع التعرض اعتمادًا على أبعاد المنتج؛ بعد العطلة، التبريد بطيء. عند درجات حرارة التقسية المرتفعة، تبدأ عمليات التعتيق في الحدوث، ويمكن دمج التقسية مع التعتيق التقليدي للعديد من السبائك، لذلك، كعلاج نهائي قبل التشغيل، يُنصح بإجراء التعتيق، مما يسمح بإزالة الضغوط الداخلية تمامًا.

بحث جديد.تم إصدار براءة اختراع في الولايات المتحدة الأمريكية لطريقة لزيادة الصلابة وخصائص القوة ومقاومة الزحف ومقاومة الحرارة للسبائك المقاومة للحرارة الأوستنيتي على النيكل والنيكل والكوبالت وقواعد أخرى (براءة الاختراع الأمريكية رقم 3329535 بتاريخ 4 يوليو 1967) . تتكون هذه الطريقة من معالجة المحلول عن طريق تبريد الهواء تحت تطبيق الضغط الهيدروستاتيكي العالي (10,000-50,000) ماكينة الصراف الآلي)، مما يقلل بشكل ملحوظ من ذوبان الكربون في المحلول الصلب (الثبات تحت ضغط 1-10 دقيقة). نتيجة للضغط العالي، يتم "ضغط" ذرات الكربون أو الكربيدات من المصفوفة إلى رواسب متماسكة ويتم ترتيبها في شكل شبكة، في حين أن جزيئات المراحل المتماسكة لا تسقط، كالعادة، على طول حدود الحبوب. مع الشيخوخة اللاحقة (650-980 درجة مئوية)، تترسب الكربيدات حول التكوينات الخلوية الموزعة بشكل موحد للمحلول الصلب.

من المثير للاهتمام الدراسات التي أجريت في الولايات المتحدة الأمريكية على سبيكة Inconel-718. يتم تعزيز هذه السبيكة عن طريق ترسيب الطور γ' المعتمد على Ni 3 Nb، والذي يتوافق تركيبه مع مركب Ni 3 (Nb 0.8 Ti 0.2)، . تتميز سبيكة Incone1-718 بأنها تصلب ببطء بالتشتت، ونتيجة لذلك، فهي ذات تقنية عالية وقابلة للحام بشكل جيد. إنها مناسبة للتشغيل حتى 760 درجة مئوية. قوتها العالية (σ0.2 إلى 120-145 كجم/مم2) جنبا إلى جنب مع المقاومة الجيدة للتآكل. ومن الجدير بالذكر أن درجة حرارة التطبيع المنخفضة تبلغ 955 درجة مئوية (انظر الجدول 1)، والتي توفر قيم قوة عالية. تأثير النيوبيوم على خصائص هذه السبيكة مفيد وفعال. وللتيتانيوم أيضًا تأثير متزايد على خصائص سبيكة Inconel-718، بما لا يقل عن تأثير النيوبيوم. تأثير الألمنيوم أقل أهمية، مما يسبب زيادة طفيفة في القوة مع تأثير متغير. يشبه السيليكون في التأثير النيوبيوم مع وجود انحرافات طفيفة. يعرض هذا البحث نتائج دراسات السبائك الثنائية (Ni+Si) والثلاثية (Ni+Si+Ti). تم تكوين المرحلة β: Ni 3 S وNi 3 (Si, Ti)، في السبائك التي تحتوي على ~12-13% Si و6-10% Si و1-4% Ti، على التوالي. أثبتت طريقة حيود الأشعة السينية أن الطور Ni 3 (Si, Ti) يشبه الطور γ' Ni 3 (Al, Ti)؛ يتم تشكيل Ni 3 Si، أو الطور β في السبائك الثنائية نتيجة للتفاعل المحيطي عند درجات حرارة أقل من 1040 درجة مئوية. لديها مرونة كبيرة، مثل المرحلة المقابلة Ni 3 (Si، Ti). تؤدي إضافة التيتانيوم إلى السبيكة الثنائية (~ 2%) إلى إزالة تكوين β المحيطي، ومرحلة Ni 3 (Si, Ti) الناتجة لها نفس نقطة الانصهار مثل مركب Ni 3 Ti (1380 درجة مئوية). تتمتع السبائك التي تحتوي على السيليكون والتيتانيوم بالكميات المحددة بخصائص قوة عالية إلى حد ما وليونة. الحد الأقصى لقوة الشد ومقاومة الخضوع للسبائك المصبوبة في درجة حرارة الغرفة هي على التوالي: 55-57 و25-28 كجم/مم2، والحد الأدنى للاستطالة هو في حدود 15-30٪، ولم يتم ذكر الخصائص الأخرى لهذه السبائك المتصلبة بالتشتت.

المراحل الضارةأثناء المعالجة الحرارية طويلة المدى أو أثناء الخدمة، يتم إطلاق المراحل σ و μ وغيرها في العديد من السبائك المقاومة للحرارة، والتي لا تحتوي على نسبة متكافئة صارمة وهي محاليل صلبة ذات تركيبة متغيرة. تتسبب هذه المراحل في انخفاض الخواص البلاستيكية للفولاذ والسبائك. يمكن تسهيل تكوين الطور σ بشكل كبير بواسطة الكروم والتنغستن والموليبدينوم وما إلى ذلك. ويمكن أن تؤدي الإضافات الصغيرة من الكوبالت (حتى 5٪) إلى تقليل عملية تكوين σ. وفي الوقت نفسه، فهو جزء من مرحلة التقوية Ni 3 M ويطلق الكروم في محلول صلب. يؤثر محتوى الكوبالت الذي يزيد عن 5% بشكل فعال على تكوين σ، خاصة عندما يكون هناك نقص في الكروم في السبيكة. هناك طرق لحساب وقت تكوين الطور σ في السبائك. هذه هي حسابات ما يسمى بنقطة N v - نقطة كثافة الإلكترونات الشاغرة، إلا أنها ليست دقيقة دائمًا. هناك سبائك لها نقطة خطرة Nv، لكنها لا تشكل طورًا σ. تم اكتشاف الطور σ في السبائك Ud-700، وUd-500، وUd-520، وIN-713C، وRene-41. على الرغم من أن المرحلة σ قللت من أداء سبائك Ud-700 وIN-100، إلا أنه كان لها تأثير ضئيل أو معدوم على قوة السبائك الأخرى. أثبتت الدراسات التي أجريت على السبائك المصبوبة عالية القوة أن وجود الطور σ لا يؤثر على انخفاض الخواص.

تقاوم السبائك القائمة على النيكل الأكسدة جيدًا حتى درجات حرارة تتراوح بين 850 و950 درجة مئوية. في درجات حرارة أعلى (درجات حرارة التسخين للتبريد)، تتم أكسدتها من السطح وعلى طول حدود الحبوب، لذلك، للمعالجة الحرارية للسبائك المقاومة للحرارة في درجات حرارة عالية، وفقًا للعمل، من المستحسن أن يكون هناك أفران فراغ أو أفران الهيدروجين . يتم تبريد المعدن في نهاية التعرض باستخدام نفاثة من الغاز الخامل. إذا كانت الأكسدة غير مقبولة، فيجب استخدام أفران ذات جو وقائي. يعد التسخين في حمامات الملح أمرًا غير مرغوب فيه، نظرًا لأن الكلوريدات الموجودة في الحمام يمكن أن تتفاعل مع السطح المعدني أثناء عملية التسخين، حتى في درجات الحرارة القديمة. يمكن أن تكون الأفران الحرارية للشيخوخة تقليدية ذات جو هوائي ويتم تسخينها بالغاز. يعتبر الجو الطارد للحرارة المخفف آمنًا واقتصاديًا نسبيًا. لا ينصح جو ماص للحرارة. إذا كانت الأكسدة غير مقبولة، يتم استخدام جو الأرجون. يجب أن تكون دقة التحكم في درجة الحرارة أثناء المعالجة الحرارية ضمن 4-5 درجات مئوية للسبائك المطاوع، و8-10 درجات مئوية للسبائك المصبوبة.

فهرس:

1. Nazarov E. G.، Latyshov Yu. V. تحسين خصائص الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة والتي تصلب التشتت. م.، جوينتي، 1964، رقم 23-64-1349/26.
2. Borzdyka A. M.، Tseitlin V. 3. هيكل وخصائص السبائك المقاومة للحرارة فيما يتعلق بالمعالجة الحرارية لـ NTO MASHPROM M.، "بناء الآلة"، 1967.
3. بيليكوفا إي، نزاروف إي جي "ميتوم"، 1962، رقم 7.
4. بيتيريج دبليو، فرانكلين أ. "ج. من معهد المعادن"، 1957، ضد. 85.
5. بيتريدج دبليو سميث. مواد معدنية مقاومة للحرارة. دار النشر الأجنبية مضاءة، 1958.
6. Belyatskaya I. S.، Livshits B. G. “أخبار الجامعات. "علم المعادن الحديدية"، 1960، العدد 7.
7. Estulin G.V. ملحق لمجلة "الصلب"، 1958.
8. Livshits D. E.، Khimushin F. F. بحث عن السبائك المقاومة للحرارة. أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، 1957.
9. دانيسي دبليو، دوناتشي إم، رادافيتش جيه. "TASM"، 1966، ضد. 59.
10. دانيسي دبليو، دوناتشي إم. “ج. من معهد المعادن"، 1969، ضد. 97.
11. كوان تي "ج. المعادن"، 1968، ق. 20، رقم 11.
12. نزاروف إي جي، بريدانتسيف إم في "ميتوم"، 1963، رقم 11.
13. نزاروف إي جي "ميتوم"، 1969، العدد 8.
14. سيمز س. "ج. المعادن"، 1966، العدد 10.
15. Levin E. E.، Pivnik E. M. الطرق التقدمية للمعالجة الحرارية للسبائك المقاومة للحرارة عالية السبائك. سلسلة "علم المعادن والمعالجة الحرارية". المجلد. 4. لينينغراد، 1963.
16. Gulyaev A. P.، Ustimenko M. Yu، "Izvestia of the USSR Academy of Sciences "Metals"، 1966، رقم 6.
17. أوليانين إي. "ميتوم"، 1966، العدد 10.
18. ويليامز ك. "ج. من معهد المعادن"، 1969، ضد. ه7.
19. ميرفي إتش، سيمز سي. بلتران أ. "ج. المعادن"، 1968، ق. 20، رقم 11.
20. برجر جيه، هانينك د. "تقدم المعادن" 1967، ضد. 92، رقم 1.
21. واغنر إتش، بروك جيه "تقدم المعادن"، 1967، ضد. 91، رقم 3.
22. Mihalisin I.، Bicber C.، Grant R. "Trans، of Metallurgical Society of A1ME"، 1968، ضد. 242.
23. خيموشين إف إف الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة. م. "علم المعادن"، 1969.
24. أوزيل م.، نوتنج آي. "ج. معهد الحديد والصلب"، 1969، ق. 207.

يتمتع الفولاذ الأوستنيتي بعدد من المزايا الخاصة ويمكن استخدامه في بيئات العمل شديدة العدوانية. من المستحيل الاستغناء عن هذه السبائك في هندسة الطاقة والصناعات النفطية والكيميائية.

الفولاذ الأوستنيتي هو فولاذ ذو مستوى عالٍ من السبائك؛ عند التبلور، يتم تشكيل نظام أحادي الطور، تتميزشبكة بلورية تتمحور حول الوجه. وهذا النوع من الشبكات لا يتغير حتى عند تعرضه لدرجات حرارة منخفضة جدًا (حوالي 200 درجة مئوية). وفي بعض الحالات، هناك مرحلة أخرى (لا يتجاوز حجم السبيكة 10 بالمائة). ثم ستكون الشبكة متمحورة حول الجسم.

الوصف والخصائص

ينقسم الفولاذ إلى مجموعتين فيما يتعلق بتكوين قاعدته ومحتوى عناصر صناعة السبائك مثل النيكل والكروم:

• تركيبات أساسها الحديد: نيكل 7%، كروم 15%؛ إجمالي عدد المواد المضافة - ما يصل إلى 55٪؛
• تركيبات النيكل والحديد والنيكل. في المجموعة الأولى يبدأ محتوى النيكل من 55% وأكثر، وفي المجموعة الثانية - من 65% وأكثر من الحديد والنيكل بنسبة 1:5.

بفضل النيكل، من الممكن تحقيق زيادة الليونة ومقاومة الحرارة وقابلية تصنيع الفولاذ، وبمساعدة الكروم - يعطيالمطلوبة للتآكل ومقاومة الحرارة. وإضافة مكونات صناعة السبائك الأخرى ستجعل من الممكن الحصول على سبائك ذات خصائص فريدة. يتم اختيار المكونات وفقًا لغرض خدمة السبائك.

لتصنيع السبائك يتم استخدامه بشكل رئيسي:

• الأسمدة التي تعمل على تثبيت بنية الأوستينيت: الفاناديوم، التنغستن، التيتانيوم، السيليكون، النيوبيوم، الموليبدينوم.
• الأوستنيزر ويمثلها النيتروجين والكربون والمنغنيز.

لا توجد جميع المكونات المدرجة في المراحل الزائدة فحسب، بل أيضًا في محلول صلب من الفولاذ.

سبائك مقاومة للتآكل وتغيرات درجة الحرارة

تتيح لك مجموعة واسعة من المواد المضافة إنشاء أنواع خاصة من الفولاذ سيتم تطبيقهالتصنيع المكونات الهيكلية وستعمل في البيئات المبردة ودرجات الحرارة المرتفعة والتآكل. ولذلك تنقسم المؤلفات إلى ثلاثة أنواع:

• مقاومة للحرارة ومقاومة للحرارة.
• مقاومة للتآكل.
• مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة.

لا يتم تدمير السبائك المقاومة للحرارة بواسطة المواد الكيميائية في البيئات العدوانية ويمكن استخدامها في درجات حرارة تصل إلى +1150 درجة. وهي مصنوعة من:

• عناصر خطوط أنابيب الغاز.
• تجهيزات الفرن
• مكونات التدفئة.

يمكن للدرجات المقاومة للحرارة أن تقاوم الضغط عند درجات حرارة مرتفعة لفترة طويلة دون أن تفقد الخصائص الميكانيكية العالية. عند صناعة السبائك، يتم استخدام الموليبدينوم والتنغستن (يمكن تخصيص ما يصل إلى 7٪ لكل إضافة). يستخدم البورون لطحن الحبوب بكميات صغيرة.

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (المقاوم للتآكل) بمحتوى منخفض من الكربون (لا يزيد عن 0.12٪)، والنيكل (8−30٪)، والكروم (يصل إلى 18٪). تتم المعالجة الحرارية (تلطيف، تصلب، التلدين). إنه مهم لمنتجات الفولاذ المقاوم للصدأ، لأنه يجعل من الممكن الصمود بشكل جيد في مجموعة متنوعة من البيئات العدوانية - الحمضية والغازية والقلوية والمعادن السائلة عند درجات حرارة 20 درجة وما فوق.

تحتوي التركيبات الأوستنيتي المقاومة للبرد على 8-25% نيكل و17-25% كروم. يتم استخدامها في الوحدات المبردة، لكن تكلفة الإنتاج تزيد بشكل كبير، لذلك يتم استخدامها بشكل محدود للغاية.

خصائص المعالجة الحرارية

يمكن إخضاع الدرجات المقاومة للحرارة والمقاومة للحرارة لأنواع مختلفة من المعالجات الحرارية لزيادة الخصائص المفيدة وتعديل بنية الحبوب الموجودة. نحن نتحدث عن عدد ومبدأ توزيع المراحل المشتتة، وحجم الكتل والحبوب نفسها، وما شابه ذلك.

يساعد تليين هذا الفولاذ على تقليل صلابة السبيكة (في بعض الأحيان يكون هذا مهمًا أثناء التشغيل)، وكذلك التخلص من الهشاشة المفرطة. أثناء عملية المعالجة، يتم تسخين المعدن إلى 1200 درجة لمدة 30-150 دقيقة، ثم يتم طحنه ضروريتبرد في أسرع وقت ممكن. عادةً ما يتم تبريد السبائك التي تحتوي على كمية كبيرة من عناصر صناعة السبائك بالزيوت أو في الهواء الطلق، بينما يتم تبريد السبائك الأبسط في الماء العادي.

غالبا ما يتم تنفيذ تصلب مزدوج. أولاً، يتم إجراء التطبيع الأول للتركيبات عند درجة حرارة 1200 درجة، تليها التطبيع الثاني عند 1100 درجة، مما يسمح بزيادة كبيرة في خصائص البلاستيك والمقاومة للحرارة.

يمكن تحقيق زيادة المقاومة للحرارة والقوة الميكانيكية من خلال عملية المعالجة الحرارية المزدوجة (التصلب والشيخوخة). قبل التشغيل، يتم تنفيذ الشيخوخة الاصطناعية لجميع السبائك المقاومة للحرارة (أي أنها تصلب بالتشتت).