Ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας. Ωστενιτικοί χάλυβες και κράματα υψηλής κραματοποίησης. Προϊόντα από αουσνιτικούς χάλυβες
Οι ωστενιτικοί ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή βαλβίδων κινητήρα, πτερυγίων αεριοστροβίλου και άλλων «καυτών» εξαρτημάτων κινητήρων αεριωθουμένων - κυρίως για λειτουργία στους 600-700 °C.
Όλοι οι ωστενιτικοί ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες περιέχουν μεγάλες ποσότητες χρωμίου και νικελίου, καθώς και πρόσθετα άλλων στοιχείων.
Οι ωστενιτικοί ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες έχουν μια σειρά από κοινές ιδιότητες - υψηλή αντοχή στη θερμότητα και αντοχή σε κλίμακα, υψηλή ολκιμότητα, καλή συγκολλησιμότητα και μεγάλο γραμμικό συντελεστή διαστολής. Ωστόσο, σε σύγκριση με τους περλιτικούς και μαρτενσιτικούς χάλυβες, είναι λιγότερο προηγμένοι τεχνολογικά: η επεξεργασία και η κοπή αυτών των κραμάτων είναι δύσκολη. η ραφή συγκόλλησης έχει αυξημένη ευθραυστότητα. Η δομή με χονδρόκοκκο που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα υπερθέρμανσης δεν μπορεί να διορθωθεί με θερμική επεξεργασία, καθώς σε αυτούς τους χάλυβες δεν υπάρχει ανακρυστάλλωση φάσης. Στην περιοχή των 550-600 °C, αυτοί οι χάλυβες συχνά γίνονται εύθραυστοι λόγω της καθίζησης διαφόρων φάσεων κατά μήκος των ορίων των κόκκων.
Οι ωστενιτικοί χάλυβες μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:
1) δεν έχουν σκληρυνθεί με θερμική επεξεργασία, δηλαδή δεν είναι επιρρεπείς σε σκλήρυνση με διασπορά (ας τα ονομάσουμε υπό όρους ομοιογενή, αν και στην πραγματικότητα περιέχουν δεύτερες φάσεις, αλλά σε ποσότητες που δεν προκαλούν ισχυρό αποτέλεσμα γήρανσης):
2) σκληρύνεται με θερμική επεξεργασία και χρησιμοποιείται μετά από σκλήρυνση + σκλήρυνση. Η ενίσχυση δημιουργείται λόγω της καθίζησης καρβιδίου, καρβονιτριδίου ή διαμεταλλικών φάσεων. Η ικανότητα γήρανσης οφείλεται στην παρουσία ορισμένων στοιχείων (εκτός από χρώμιο και νικέλιο) σε ποσότητες που υπερβαίνουν το όριο διαλυτότητας.
Το χρώμιο και το νικέλιο είναι τα κύρια κράματα αυτών των χάλυβων. Το πρώτο καθορίζει την αντίσταση στην κλίμακα και το νικέλιο καθορίζει τη σταθερότητα του ωστενίτη. Με έλλειψη νικελίου, είναι δυνατός ο μερικός σχηματισμός της α-φάσης, η οποία μειώνει την αντίσταση στη θερμότητα.
Η σύνθεση των πιο σημαντικών ωστενιτικών ανθεκτικών στη θερμότητα χάλυβων δίνεται στον πίνακα. 67. Οι χάλυβες της πρώτης (ομογενούς) ομάδας χρησιμοποιούνται ως ανθεκτικοί στη θερμότητα και ως ανοξείδωτοι χάλυβες, επομένως θα περιγραφούν λεπτομερέστερα στο επόμενο κεφάλαιο, αλλά εδώ θα περιοριστούμε σε δεδομένα για την αντοχή τους σε κλίμακα και τη θερμική αντίσταση (βλ. Πίνακες 68, 69).
Η παρατεταμένη έκθεση σε θερμοκρασίες λειτουργίας (500-700 °C) εύθραυστα τον χάλυβα λόγω της απελευθέρωσης περίσσειας φάσεων κατά μήκος των ορίων των κόκκων (Εικ. 336) και του σχηματισμού της λεγόμενης φάσης (σιγματισμός), η οποία είναι μια διαμεταλλική ένωση του τύπος Αυτοί οι μετασχηματισμοί προχωρούν πολύ αργά.
Οι χάλυβες της δεύτερης ομάδας, σε αντίθεση με την πρώτη, είναι ασταθείς και επιρρεπείς σε σκλήρυνση λόγω της αποσύνθεσης του στερεού διαλύματος (το ιξώδες μειώνεται).
Η θερμική επεξεργασία αυτών των χάλυβων συνίσταται σε σβήσιμο στους 1050-1100°C σε νερό και σκλήρυνση - γήρανση στους 600-750°C. Αυτό το σκλήρυνση - γήρανση προκαλεί αύξηση της σκληρότητας λόγω
Πίνακας 67. (βλ. σάρωση) Σύνθεση ωστενιτικών θερμοανθεκτικών χάλυβων (GOST 5632-72), %
Ρύζι. 336. Μικροδομή από ωστενιτικό ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα, α - μετά τη σκλήρυνση. β - μετά την παλαίωση στους 650 °C
σκλήρυνση διασποράς: κατά τη γήρανση, οι περίσσιες φάσεις απελευθερώνονται κυρίως κατά μήκος των ορίων των κόκκων (βλ. Εικ. 336).
Φυσικά, ο σκοπός μιας τέτοιας θερμικής επεξεργασίας είναι η αύξηση της αντοχής στη θερμότητα. Οι ωστενιτικοί χάλυβες της δεύτερης ομάδας έχουν αντοχή στη θερμότητα
υψηλότερο από τους ομογενείς ωστενιτικούς χάλυβες, γεγονός που εξηγείται από τη λεπτή κατανομή της δεύτερης φάσης, αλλά αυτό είναι ένα πλεονέκτημα μόνο για μικρή διάρκεια ζωής. κατά τη διάρκεια μεγάλης διάρκειας ζωής, η περίσσεια φάση σκλήρυνσης πήζει και, στη συνέχεια, τα ομοιογενή κράματα μπορούν να ξεπεράσουν τα κράματα σκλήρυνσης καθίζησης σε αντίσταση στη θερμότητα.
Αυτό φαίνεται από τη σύγκριση των δεδομένων που δίνονται στον πίνακα. 68 και 69.
Πίνακας 68. (βλ. σάρωση) Ιδιότητες ορισμένων ωστενιτικών χάλυβων (ομοιογενής)
Πίνακας 69. (βλ. σάρωση) Ανθεκτικές στη θερμότητα ιδιότητες ορισμένων ωστενιτικών χάλυβων που σκληραίνουν καθίζηση
Εκτός από αυτούς τους χάλυβες για περισσότερο ή λιγότερο γενικούς σκοπούς, υπάρχουν ωστενιτικοί ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες για στενότερες εφαρμογές: για χυτά εξαρτήματα με μεγάλη αντοχή σε κλίμακα (εξαρτήματα κλιβάνου, για παράδειγμα αποστακτήρες), υλικό επένδυσης φύλλων που υπόκειται σε θέρμανση κ.λπ.
Οι συνθέσεις μερικών από αυτά τα ειδικά ανθεκτικά στη θερμότητα και ανθεκτικά σε άλατα κράματα, υποδεικνύοντας την αντοχή τους σε κλίμακα, δίνονται στον Πίνακα. 62.
Χάλυβας σε κράμα με χρώμιο, νικέλιο και μαγγάνιο, που διατηρεί τη δομή ενός γ-στερεού διαλύματος (ωστενίτη) όταν ψύχεται από υψηλές θερμοκρασίες σε θερμοκρασία δωματίου και κάτω. Σε αντίθεση με τον φερριτικό ανοξείδωτο χάλυβα, ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας είναι μη μαγνητικός, έχει μέτρια σκληρότητα και αντοχή, χαμηλή αντοχή διαρροής και υψηλή ολκιμότητα. Άγιοι (β και δ) 50%). Σε σχέση με τον ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, η σκλήρυνση είναι μια θερμική λειτουργία. επεξεργασία που σταθεροποιεί την ωστενιτική δομή. Όταν η περιεκτικότητα σε νικέλιο ή μαγγάνιο στο χάλυβα είναι ανεπαρκής για το σχηματισμό μιας εντελώς ωστενιτικής δομής, λαμβάνονται ενδιάμεσες δομές: ωστενίτης + φερρίτης, ωστενίτης + μαρτενσίτης κ.λπ. Στον χάλυβα του συστήματος Fe-Cr-Mn, λόγω της χαμηλότερης απόδοσης του μαγγανίου στον σχηματισμό της δομής του ωστενίτη, ο ωστενίτης + φερρίτης ή ο ωστενίτης-4-μαρτενσίτης είναι πιο ανεπτυγμένοι.
Η αύξηση της περιεκτικότητας σε χρώμιο, η εισαγωγή τιτανίου, νιοβίου, πυριτίου, τανταλίου, αλουμινίου και μολυβδαινίου συμβάλλουν στο σχηματισμό της φάσης φερρίτη. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε νικέλιο και η εισαγωγή αζώτου, άνθρακα και μαγγανίου, αντίθετα, συμβάλλουν στην επέκταση του εύρους ύπαρξης του ωστενίτη και στη μεγαλύτερη σταθερότητά του. Τα στοιχεία κράματος ανάλογα με την αποτελεσματικότητα της επιρροής τους στο σχηματισμό ωστενίτη τοποθετούνται με την ακόλουθη σειρά. αλληλουχίες (που υποδεικνύουν συντελεστές υπό όρους): άνθρακας (30), άζωτο (26), νικέλιο (1), μαγγάνιο (0,6-0,7), χαλκός (0,3). Στοιχεία που σχηματίζουν φερρίτη: αλουμίνιο (12), βανάδιο (11), τιτάνιο (7,2-5), πυρίτιο (5,2), νιόβιο (4,5), μολυβδαίνιο (4,2), ταντάλιο (2,8), βολφράμιο (2,1), χρώμιο (1 ).
Η παρατεταμένη θέρμανση του ανοξείδωτου ωστενιτικού χάλυβα στους 700-900° ή η αργή ψύξη από υψηλές θερμοκρασίες προκαλεί το σχηματισμό μιας σκληρής και εύθραυστης διαμεταλλικής φάσης μολύβδου, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε πολύ ισχυρή απώλεια ιξώδους. Η θέρμανση του χάλυβα πάνω από 900° εξαλείφει αυτό το φαινόμενο, εξασφαλίζοντας τη μετάβαση της εύθραυστης α-φάσης σε στερεό διάλυμα. Η καθίζηση της α-φάσης μπορεί να συμβεί απευθείας από τον ωστενίτη ή από τον φερρίτη που σχηματίζεται μετά τον μετασχηματισμό του u-N.a.s., ο οποίος έχει μια φάση 0 στη δομή του, είναι πιο επιρρεπής σε ρωγμές ως αποτέλεσμα θερμικών αλλαγών. Ο βαθμός αποτελεσματικότητας της επίδρασης των στοιχείων κράματος στη μείωση της θερμοκρασίας του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού αυξάνεται ως αποτέλεσμα. Σειρά: πυρίτιο (0,45), μαγγάνιο (0,55), χρώμιο (0,68), νικέλιο (1), άνθρακας ή άζωτο (27).
Η απελευθέρωση καρβιδίων από ένα στερεό διάλυμα (ωστενίτης) προκαλεί μια αλλαγή στη συγκέντρωση των στοιχείων κράματος σε αυτό, η οποία μπορεί να προκαλέσει μερικό δομικό μετασχηματισμό και αλλαγή στον μαγνητισμό, ειδικά σε κράματα που βρίσκονται κοντά στο όριο μεταξύ των περιοχών y ~ και α-φάσες. Αυτός ο μετασχηματισμός συμβαίνει κυρίως κατά μήκος των ορίων των κόκκων, όπου το στερεό διάλυμα είναι περισσότερο εξαντλημένο από άνθρακα και χρώμιο, γεγονός που καθιστά τον χάλυβα επιρρεπή σε διακοκκώδη διάβρωση. Όταν εκτίθεται σε επιθετικά περιβάλλοντα, αυτός ο χάλυβας φθείρεται γρήγορα και όσο πιο έντονα, τόσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα.
Ανοξείδωτος ωστενιτικός χάλυβας της ενδιάμεσης ομάδας (00X18N10, 00X17G9AN4, 0X17N5G9BA) για μικρό χρονικό διάστημα. θέρμανση για 5-30 λεπτά. δεν γίνεται ιδιαίτερα επιρρεπής σε διακοκκώδη διάβρωση. Αυτό επιτρέπει τη συγκόλληση να διεξάγεται χωρίς τον κίνδυνο διακοκκώδους διάβρωσης στον συγκολλημένο σύνδεσμο και στη θερμική ζώνη. επηρεάσει εάν πραγματοποιηθεί αρκετά γρήγορα.
Η αντοχή του χάλυβα χρωμίου-νικελίου μπορεί να αυξηθεί σημαντικά με τη σκλήρυνση κατά τη διάρκεια της ψυχρής έλασης, του τραβήγματος και της σφράγισης. Σε αυτή την περίπτωση, το Bb μπορεί να φτάσει τα 120 kg!mm2 για φύλλο και ταινία, το 0O.2 αυξάνεται σε 100-120 kg!mm2 για το πλαστικό. Τα ακίνητα πέφτουν από 50-60% σε 10-18%. Ωστόσο, αυτό το απόθεμα πλαστικότητας επαρκεί για την κατασκευή εξαρτημάτων. Για σύρμα αυξάνεται στα 180-260 kg!mm2. Σε σύγκριση με ανοξείδωτο φερριτικό και ημιφερριτικό χάλυβα
Χάλυβες χρωμιονικελίου τύπου 18-8 (00Х18Н10, 0Х18Н10, Х18Н9, 2Х18Н9). Χρησιμοποιούνται χάλυβες με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (00Х18Н10 και 0Χ18Ν10). αρ. ως σύρμα ηλεκτροδίου για συγκόλληση. Όσο χαμηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα του σύρματος συγκόλλησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάβρωση. αντοχή συγκόλλησης. Οι χάλυβες Kh18N9 και 2Kh18N9 έχουν ισχυρή τάση για διακοκκώδη διάβρωση ακόμη και για μικρό χρονικό διάστημα. θέρμανση στην περιοχή μέτριων θερμοκρασιών, επομένως, μετά τη συγκόλληση, τα μέρη υποβάλλονται σε σκλήρυνση σε ωστενιτική δομή. Στο κεντρικό Οι χάλυβες X18N9 και 2X18N9 χρησιμοποιούνται σε συνθήκες ψυχρής σκλήρυνσης για την κατασκευή ανταλλακτικών αεροσκαφών και αυτοκινήτων υψηλής αντοχής, που συνδέονται με ηλεκτρική συγκόλληση σημειακής ή κυλίνδρου.
Ο χάλυβας χρωμίου-μαγγανίου-νικελίου Kh14G14N με περιεκτικότητα σε χρώμιο 12-14% είναι επιρρεπής σε διακοκκώδη διάβρωση κατά τη συγκόλληση και μετά τη θέρμανση στο επικίνδυνο εύρος θερμοκρασίας. Χρησιμοποιείται για εξαρτήματα εξοπλισμού που απαιτούν υψηλή ολκιμότητα και μη μαγνητικές ιδιότητες. Διάβρωση η αντοχή είναι κοντά στο 12-14% χάλυβες χρωμίου. Μετά τη σκλήρυνση, υπερτερεί σε αντοχή από το ατσάλι τύπου 18-8. Συγκολλάται ικανοποιητικά χειροκίνητα και αυτόματα. συγκόλληση με ρολό και σημείο με χρήση σύρματος πλήρωσης από χάλυβα χρωμίου-νικελίου τύπου 18-8. Θερμικός Η επεξεργασία του χάλυβα μετά τη συγκόλληση (εκτός από την επεξεργασία σημείου) καθορίζεται ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα με τη μέθοδο δοκιμών ελέγχου συγκολλημένων δειγμάτων για διακοκκώδη διάβρωση σύμφωνα με το GOST 6032-58.
Ο χάλυβας 2Х13Г9Н4 χρησιμοποιείται για την κατασκευή κατασκευών υψηλής αντοχής, Ch. αρ. από προφίλ ψυχρής έλασης. κασέτες. Η αντοχή και η σκληρότητα αυτού του χάλυβα αυξάνεται κατά την ψυχρή παραμόρφωση πιο γρήγορα από εκείνη του χάλυβα χρωμίου-νικελίου τύπου 18-8. Επομένως, κατά τις ταινίες ψυχρής έλασης, δεν πρέπει να επιτρέπονται μεγάλοι βαθμοί παραμόρφωσης για να αποφευχθεί η υπερβολική απώλεια ολκιμότητας.
Αυτός ο χάλυβας λειτουργεί αξιόπιστα σε συνθήκες βαθιάς ψύχους και χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων. Διατηρεί υψηλά μηχανικά Αγ. έως 450°. Έχει τάση για διακρυσταλλική διάβρωση, επομένως χρησιμεύει ως Ch. αρ. για την κατασκευή εξαρτημάτων, η σύνδεση των οποίων πραγματοποιείται με συγκόλληση σημειακών ή κυλίνδρων. Για τον ίδιο λόγο κατά τη θερμ κατά την επεξεργασία ταινιών ψυχρής έλασης, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υψηλότερα επίπεδα. ρυθμός ψύξης.
Χ χάλυβες ρούμι-μαγγανίου-νικελίουμε περιεκτικότητα σε χρώμιο 17-19% και προσθήκη αζώτου (X17AG14 και X17G9AN4) έχουν υψηλή αντοχή στην ατμοσφαιρική διάβρωση και σε οξειδωτικά περιβάλλοντα. Για εξαρτήματα που κατασκευάζονται με ατομική συγκόλληση τόξου, τόξου αργού, αερίου και υδρογόνου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί χάλυβας με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,03-0,05%) και να ελέγχεται αυστηρά η διαδικασία για να αποφευχθεί η εμφάνιση μιας τάσης για διακοκκώδη διάβρωση στα συγκολλημένα αρθρώσεις. Για εξαρτήματα που κατασκευάζονται με συγκόλληση σημειακής ή κυλίνδρου και εξαρτήματα που υποβάλλονται σε θερμικό σοκ μετά τη συγκόλληση. επεξεργασίας, καθώς και για εξαρτήματα που λειτουργούν σε ατμ. μπορεί να χρησιμοποιηθεί χάλυβας αυτού του τύπου με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα.
Χάλυβες χρωμίου-νικελίου τύπου 18-8 με πρόσθετα τιτανίου ή νιοβίου (Х18Н9Т, Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, 0Х18Н12Т, 0Х18Н12Б). Οι προσθήκες τιτανίου ή νιοβίου μειώνουν την ευαισθησία του χάλυβα σε διακοκκώδη διάβρωση. Το τιτάνιο και το νιόβιο σχηματίζουν σταθερά καρβίδια όπως το TiC και το NbC, ενώ το χρώμιο, το οποίο είναι χρήσιμο για την αύξηση της αντοχής στη διάβρωση, δεν αποτελεί μέρος των καρβιδίων και παραμένει σε στερεό διάλυμα. Το τιτάνιο εισάγεται στον χάλυβα 4-5,5 φορές περισσότερο και το νιόβιο 8-10 φορές περισσότερο από τον άνθρακα. Όταν η περιεκτικότητα σε τιτάνιο ή νιόβιο σε σχέση με τον άνθρακα είναι στο κατώτερο όριο, ο χάλυβας δεν είναι πάντα ανθεκτικός στη διακοκκώδη διάβρωση, ειδικά υπό συνθήκες μεγάλης διάρκειας ζωής εξαρτημάτων σε μέτριες θερμοκρασίες (500-800°). Αυτό προκαλείται από την επίδραση του αζώτου, το οποίο υπάρχει πάντα στον χάλυβα, το οποίο δεσμεύει μέρος του τιτανίου σε νιτρίδια, καθώς και από την επίδραση της θερμικής επεξεργασίας. Υπερθέρμανση του χάλυβα κατά τη διάρκεια της θερμικής η επεξεργασία (πάνω από 1100°) ή η συγκόλληση θεωρείται επιβλαβής, ειδικά σε περιπτώσεις όπου η αναλογία μεταξύ τιτανίου και άνθρακα είναι στο κατώτερο όριο σύμφωνα με τον τύπο Ti ^5 (%G -0,02). Σε αυτή την περίπτωση, ο χάλυβας 1Kh18N9T που έχει σκληρυνθεί σε θερμοκρασίες πάνω από 1150° γίνεται επιρρεπής σε διακοκκώδη διάβρωση. Στην περίπτωση των κανόνων, τα θερμικά καθεστώτα. επεξεργασία (σκλήρυνση από 1050°) και για μικρά χρονικά διαστήματα. θέρμανση, είναι απαραίτητο η αναλογία τιτανίου ή νιοβίου προς άνθρακα να είναι τουλάχιστον 5 και 10, αντίστοιχα. Για τη διάρκεια και τη συντήρηση των εξαρτημάτων στους 500-750°, είναι σημαντικό οι αναλογίες αυτές να είναι τουλάχιστον 7-10 για το τιτάνιο και 12 για το νιόβιο. Για να μειωθεί η ευαισθησία του χάλυβα σε διακοκκώδη διάβρωση, συνιστάται να μειωθεί σημαντικά η περιεκτικότητα σε άνθρακα στο 0,03-0,05%. Η αντοχή στη διάβρωση των συγκολλημένων αρμών από χάλυβα αυτού του τύπου εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε τιτάνιο και άνθρακα στη βάση. μέταλλο και συγκόλληση. Επειδή Το τιτάνιο καίγεται πολύ κατά τη συγκόλληση, επομένως χρησιμοποιούνται ειδικά για ηλεκτρόδια. επιστρώσεις, που περιέχουν τιτάνιο με τη μορφή σιδηροτιτανίου για να αντισταθμίσουν την απώλεια τιτανίου στο σύρμα πλήρωσης. Τις περισσότερες φορές, σύρμα πλήρωσης από χάλυβα χρωμίου-νικελίου τύπου 18-8 χωρίς τιτάνιο, αλλά με πολύ χαμηλή (^0,06%) περιεκτικότητα σε άνθρακα (χάλυβες 0Х18Н9 και 00Х18Н10) ή ηλεκτρόδια από χάλυβα τύπου 18-12 με νιόβιο (0Х18Н12Б) είναι μεταχειρισμένα. Σε συγκολλημένες ενώσεις από χάλυβα 1Х18Н9Т, που λειτουργούν σε περιβάλλοντα που περιέχουν άζωτο, μπορεί να προκληθεί διάβρωση τύπου μαχαιριού λόγω της αυξημένης (>0,06%) περιεκτικότητας σε άνθρακα στον χάλυβα. Ως εκ τούτου, μέρη του εξοπλισμού για την παραγωγή νιτρικού οξέος είναι κατασκευασμένα από χάλυβα 0Х18Н10Т με περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,06%. Επιπλέον, ένας τέτοιος χάλυβας έχει υψηλότερη συνολική αντίσταση στη διάβρωση.
Στο εναποτιθέμενο μέταλλο συγκόλλησης ενός συγκολλημένου συνδέσμου μεταξύ χάλυβα και τιτανίου, το οποίο έχει δομή δύο φάσεων (y+a), είναι δυνατός ένας μετασχηματισμός -^a κατά τη διάρκεια παρατεταμένης θέρμανσης στην περιοχή μέτριων θερμοκρασιών (650-800°), προσδίδοντας υψηλή ευθραυστότητα στη συγκόλληση. Για την αποκατάσταση της σκληρότητας της συγκόλλησης και την αύξηση της διάβρωσης. Για ανθεκτικότητα, συνιστάται η χρήση σταθεροποιητικής σκλήρυνσης σε θερμοκρασία 850-900°. Είναι επίσης πολύ χρήσιμο για την αφαίρεση της σκλήρυνσης και την εξάλειψη της διάβρωσης λόγω καταπόνησης σε βραστό χλωριούχο μαγνήσιο και σε άλλα περιβάλλοντα που περιέχουν ιόντα χλωρίου.
Χάλυβας χρωμίου-μαγγανίου-νικελίουμε πρόσθετο νιοβίου 0Kh17N5G9BA έχει υψηλότερη αντοχή σε διακοκκώδη διάβρωση και υψηλή διάβρωση. αντίσταση σε συγκολλημένες ενώσεις που λειτουργούν σε αέριο άζωτο. Ο χάλυβας δεν έχει πλήρη ανοσία έναντι της διακοκκώδους διάβρωσης υπό παρατεταμένη έκθεση σε επικίνδυνες θερμοκρασίες· παρουσιάζει τάση για διακοκκώδη διάβρωση μετά από παρατεταμένη θέρμανση στους 500-750° (Εικ. 7). Σε υψηλές θερμοκρασίες έχει περίπου τις ίδιες μηχανικές ιδιότητες. Άγιοι, ότι χάλυβες χρωμίου-νικελίου τύπου 18-8.
Ο χάλυβας Kh14G14NZT έχει υψηλότερο αντοχή και υψηλή ολκιμότητα, δεν είναι επιρρεπής σε διακοκκώδη διάβρωση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή συγκολλημένων εξαρτημάτων χωρίς μεταγενέστερη θερμική επεξεργασία. επεξεργασία. Μηχανικός Οι ιδιότητες αυτού του χάλυβα μπορούν να αυξηθούν με ψυχρή έλαση. Η θέρμανση στο εύρος θερμοκρασίας 500-700° δεν αλλάζει τις μηχανικές ιδιότητες. St. ατσάλι σε θερμοκρασίες δωματίου. Ο χάλυβας παράγεται με τη μορφή ράβδων, φύλλων και λωρίδων και μπορεί να συγκολληθεί καλά με όλους τους τύπους συγκόλλησης όταν χρησιμοποιείται χαλύβδινο σύρμα συγκόλλησης τύπου 18-8 χωρίς ή με νιόβιο.
Χάλυβες χρωμίου-νικελίου-μολυβδαινίουΤα Х17Н13М2Т και X 17H 13M 3T χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εξοπλισμού για την παραγωγή τεχνών, λιπασμάτων, στη βιομηχανία χαρτικών, στη χημική βιομηχανία. μηχανολογία και βιομηχανία διύλισης πετρελαίου. Οι χάλυβες παρουσιάζουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση έναντι του θείου, του βρασμού φωσφόρου, του μυρμηκικού και οξικού οξέος και των χάλυβων με υψηλή περιεκτικότητα σε μολυβδαίνιο - σε θερμά διαλύματα λευκαντικού ασβέστη. Οι χάλυβες με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (>0,07%) γίνονται επιρρεπείς σε διακοκκώδη διάβρωση κατά τη συγκόλληση και την αργή ψύξη, καθώς και υπό συνθήκες παρατεταμένης θέρμανσης στο μέτριο εύρος: θερμοκρασία.
Οι χάλυβες χρωμίου-νικελίου-μολυβδαινίου μπορούν να συγκολληθούν καλά χρησιμοποιώντας σύρμα πλήρωσης της ίδιας σύνθεσης με ένα υλικό συγκόλλησης.
Χάλυβας χρωμίου-νικελίου-μολυβδαινίουΧάρη στην προσθήκη μολυβδαινίου και υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο, το 0Х23Н28М2Т έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση σε αραιωμένα διαλύματα θειικού οξέος (έως 20%) σε θερμοκρασία που δεν υπερβαίνει τους 60°C, ενώσεις φθορίου που περιέχουν φωσφορικό οξύ και άλλα εξαιρετικά επιθετικά περιβάλλοντα. Χρησιμοποιείται σε εξαρτήματα μηχανών για την παραγωγή τεχνών και λιπασμάτων. Μετά τη σκλήρυνση σε ωστενίτη, ο χάλυβας έχει μέτρια αντοχή και υψηλή ολκιμότητα, με καλή συγκολλησιμότητα. Παρά την περιεκτικότητα σε τιτάνιο, ο χάλυβας γίνεται επιρρεπής σε διακοκκώδη διάβρωση μετά από σύντομο χρονικό διάστημα. θέρμανση στους 650°, εάν η αναλογία περιεκτικότητας σε τιτάνιο προς άνθρακα είναι μικρότερη από 7.
Οι τεχνολογικές ιδιότητες του ανοξείδωτου ωστενιτικού χάλυβα είναι αρκετά ικανοποιητικές· η επεξεργασία με πίεση πραγματοποιείται στους 1150-850° και για τους χάλυβες με χαλκό το εύρος θερμής εργασίας μειώνεται (1100-900°). Ο ανοξείδωτος ωστενιτικός χάλυβας σε υψηλές θερμοκρασίες είναι λιγότερο επιρρεπής στην ανάπτυξη κόκκων από τους μαρτενσιτικούς και φερριτικούς χάλυβες. Σε θερμοκρασία δωματίου N.a.s. έχει υψηλό συντελεστή. γραμμική διαστολή, αυξανόμενη με την αύξηση της θερμοκρασίας θέρμανσης και μειωμένος συντελεστής. θερμική αγωγιμότητα. Ωστόσο, σε υψηλές θερμοκρασίες η διαφορά μεταξύ a και q N.a.s. και ο χάλυβας φερριτικού βαθμού μειώνεται. Επομένως, η θέρμανση Ν.α.σ. στο χαμηλότερο Οι θερμοκρασίες πρέπει να εκτελούνται αργά και σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 800°) - γρήγορα.
Λιτ.: Khimushin F.F., Stainless steels, M., 1963; του, «Quality Steel», 1934, No. 1935, Νο. 1;
ΧImusin F.F. and Kurova O.I., ό.π., 1936, Νο. 6· Khimushin F.F.2 Ratner S.I., Rudbakh Z. Ya., “Steel”, 1939, No. 8, σελ. 40; Medovar B.I., Welding of Chromium-nickel austenitic steels, 2nd ed., Kyiv - M., 1958; Μεταλλουργία και θερμική επεξεργασία χάλυβα. Directory, 2nd ed., vol. 2, M., 1962;
Schaeffler
ΕΝΑ.
μεγάλο., «
Μέταλλο
Προγρ.", 1949,v. 56, Νο. 5, r. 680;ΘέσηS. V., E, b e g 1 yW.
μικρό., «
Μεταφρ.
Amer. Soc. Μέταλλα», 1947, τ. 39, σελ. 868; Συμπόσιο για τη φύση, την εμφάνιση και τις επιπτώσεις της φάσης σίγμα, Phil., 1951 (ASTM. Special techn. publ, Νο. 110); Symposium on αξιολόγηση δοκιμών για ανοξείδωτους χάλυβες, , 1950 (ASTM. Special techn. publ., No. 93); Rosenberg S. J., D a r r J. H., «Trans. Amer. Soc. Μέταλλα», 1949, τ. 41, σελ. 1261; K r 1 v o b o k V. N., Linkoln R. A., ό.π., 1937, v. 25, αρ. 3.
οι χάλυβες χωρίζονται σε ωστενιτικό, ωστενιτικό-φερριτικό, ωστενιτικό-μαρτενσιτικό
www..htm
Οι υπάρχοντες ωστενιτικοί χάλυβες και κράματα υψηλής κραματοποίησης διακρίνονται από την περιεκτικότητα των κύριων στοιχείων κράματος - χρώμιο και νικέλιο και από τη σύνθεση της βάσης του κράματος. Οι ωστενιτικοί χάλυβες υψηλής κραματοποίησης θεωρούνται κράματα με βάση το σίδηρο που έχουν κράμα με διάφορα στοιχεία σε ποσότητες έως και 55%, στα οποία η περιεκτικότητα των κύριων στοιχείων κραμάτων - χρώμιο και νικέλιο - δεν είναι συνήθως μεγαλύτερη από 15 και 7%, αντίστοιχα. Τα ωστενιτικά κράματα περιλαμβάνουν κράματα σιδήρου-νικελίου με περιεκτικότητα σε σίδηρο και νικέλιο μεγαλύτερη από 65% με αναλογία νικελίου προς σίδηρο 1:1,5 και κράματα νικελίου με περιεκτικότητα σε νικέλιο τουλάχιστον 55%.
Οι ωστενιτικοί χάλυβες και τα κράματα ταξινομούνται
- σύμφωνα με το σύστημα κραμάτων,
- δομική τάξη,
- ιδιότητες
- και επίσημο σκοπό.
Οι υψηλής κραματοποίησης χάλυβες και κράματα είναι τα πιο σημαντικά υλικά, που χρησιμοποιούνται ευρέως στη χημική βιομηχανία, το πετρέλαιο, την ηλεκτρική μηχανική και άλλες βιομηχανίες για την κατασκευή κατασκευών που λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Λόγω των υψηλών μηχανικών ιδιοτήτων τους σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν, οι χάλυβες και τα κράματα υψηλής κραματοποίησης χρησιμοποιούνται σε πολλές περιπτώσεις ως ανθεκτικοί στο κρύο χάλυβες. Η κατάλληλη επιλογή των στοιχείων κράματος καθορίζει τις ιδιότητες και τον κύριο σκοπό εξυπηρέτησης αυτών των χάλυβων και κραμάτων (Πίνακες 1 – 3).
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των ανθεκτικών στη διάβρωση χάλυβων είναι η χαμηλή περιεκτικότητά τους σε άνθρακα (όχι περισσότερο από 0,12%). Με κατάλληλη κράμα και θερμική επεξεργασία, οι χάλυβες έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση στους 20°C και υψηλές θερμοκρασίες τόσο σε περιβάλλον αερίου όσο και σε υδατικά διαλύματα οξέων, αλκαλίων και υγρών μέσων μετάλλων.
Οι ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες και κράματα έχουν υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες και την ικανότητα να αντέχουν θερμικά φορτία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για να προσδώσουν αυτές τις ιδιότητες, οι χάλυβες και τα κράματα είναι κράματα με ενισχυτικά στοιχεία - μολυβδαίνιο και βολφράμιο (έως 7% το καθένα). Ένα σημαντικό πρόσθετο κραμάτων που εισάγεται σε ορισμένους χάλυβες και κράματα είναι το βόριο, το οποίο προάγει τη βελτίωση των κόκκων.
Οι ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες και κράματα είναι ανθεκτικοί στη χημική καταστροφή της επιφάνειας σε περιβάλλοντα αερίου σε θερμοκρασίες έως 1100 – 1150°C. Συνήθως χρησιμοποιούνται για ελαφρά φορτισμένα μέρη (θερμαντικά στοιχεία, εξαρτήματα κλιβάνων, συστήματα σωληνώσεων αερίου κ.λπ.). Η υψηλή αντοχή σε κλίμακα αυτών των χάλυβων και κραμάτων επιτυγχάνεται με κράμα με αλουμίνιο (έως 2,5%) και πυρίτιο, που συμβάλλουν στη δημιουργία ισχυρών και πυκνών οξειδίων στην επιφάνεια των εξαρτημάτων που προστατεύουν το μέταλλο από την επαφή με το αέριο περιβάλλον.
Σύμφωνα με το σύστημα κραμάτων, οι ωστενιτικοί χάλυβες χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους: χρώμιο-νικέλιο και χρώμιο-μαγγάνιο. Υπάρχουν επίσης χάλυβες χρωμίου-νικελίου-μολυβδαινίου και χρωμίου-νικελίου-μαγγανίου.
Ανάλογα με τη βασική δομή που λαμβάνεται με την ψύξη στον αέρα, διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες ωστενιτικών χάλυβων: ωστενιτικός-μαρτενσιτικός, ωστενιτικός-φερριτικός, ωστενιτικός.
Τα κράματα με βάση το σίδηρο-νικέλιο (με περιεκτικότητα σε νικέλιο μεγαλύτερη από 30%) και τις βάσεις νικελίου έχουν σταθερά ωστενιτική δομή και δεν έχουν δομικούς μετασχηματισμούς όταν ψύχονται στον αέρα. Επί του παρόντος, ωστενιτικό βορίδιο Kh15N15M2BR1 (EP380), Kh25N20S2R1 (EP532), KhN77SR1 (EP615) και ωστενιτικό υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο KhN35VYu (EP568), KhN50 (EP668), το οποίο περιέχει βασικές δομές βοριούχου και νικελιούχου χάλυβα και χάλυβα eutec, χρησιμοποιούνται επίσης τικ φάσεις αντίστοιχα.
Μετά από κατάλληλη θερμική επεξεργασία, οι υψηλής κραματοποίησης χάλυβες και κράματα έχουν υψηλή αντοχή και πλαστικές ιδιότητες (Πίνακας 4). Σε αντίθεση με τους ανθρακούχους χάλυβες, αυτοί οι χάλυβες αποκτούν αυξημένες πλαστικές ιδιότητες όταν σκληρύνονται. Οι δομές των υψηλής κραμάτων χάλυβα ποικίλλουν και εξαρτώνται όχι μόνο από τη σύνθεσή τους, αλλά και από τους τρόπους θερμικής επεξεργασίας, τον βαθμό πλαστικής παραμόρφωσης και άλλους παράγοντες.
Η θέση των περιοχών φάσης στα διαγράμματα φάσης προσδιορίζεται κυρίως με τη μορφή ψευδο-δυαδικών τομών των συστημάτων σιδήρου-χρωμίου-νικελίου ή σιδήρου-χρωμίου-μαγγανίου (Εικ. 1). Τα κράματα σιδήρου-χρωμίου-νικελίου αμέσως μετά τη στερεοποίηση έχουν στερεά διαλύματα των ακόλουθων τύπων: α Και γ και ετερογενής περιοχή μικτών στερεών διαλυμάτων α + γ . Η σταθερότητα του ωστενίτη καθορίζεται από την εγγύτητα της σύνθεσης στο όριο α - Και γ -περιοχές Η αστάθεια μπορεί να εκδηλωθεί όταν θερμαίνεται σε μέτριες θερμοκρασίες και στην επακόλουθη ψύξη, όταν η ωστενιτική δομή που στερεώνεται με ταχεία ψύξη μετατρέπεται εν μέρει σε μαρτενσιτική. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε νικέλιο σε αυτά τα κράματα συμβάλλει στη μείωση της θερμοκρασίας γ → α (Μ)-μετασχηματισμοί (Εικ. 2).
Ρύζι. 1. Κάθετες τομές των διαγραμμάτων φάσης σιδήρου-χρωμίου-νικελίου (α) και σιδήρου-χρωμίου-μαγγανίου (β)
Ρύζι. 2. Μεταβολές στη θερμοκρασία του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού των κραμάτων σιδήρου-χρωμίου-νικελίου ανάλογα με το κράμα
Η αστάθεια εκδηλώνεται κατά την ψυχρή παραμόρφωση, όταν οι χάλυβες τύπου 18-8, ανάλογα με το βαθμό παραμόρφωσης, αλλάζουν τις μαγνητικές και μηχανικές τους ιδιότητες (Εικ. 3). Επιπλέον, η αστάθεια των ωστενιτικών χάλυβων μπορεί να προκληθεί από την απελευθέρωση καρβιδίων από το στερεό διάλυμα όταν αλλάζει η θερμοκρασία, συνοδευόμενη από αλλαγή στη συγκέντρωση άνθρακα και χρωμίου. Αυτό προκαλεί διαταραχή της κατάστασης ισορροπίας και μετατροπή του ωστενίτη σε φερρίτη και μαρτενσίτη κυρίως κατά μήκος των ορίων των κόκκων, όπου παρατηρείται η μεγαλύτερη εξάντληση χρωμίου και άνθρακα στο στερεό διάλυμα.
Ρύζι. 3. Αλλαγή στις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα χρωμίου-νικελίου (18% Cr, 8% Ni, 0,17% C) ανάλογα με το βαθμό ψυχρής παραμόρφωσης (συμπίεση)
Στο τριμερές σύστημα κραμάτων σιδήρου-χρωμίου-μαγγανίου, μετά τη στερεοποίηση, μια συνεχής σειρά στερεών διαλυμάτων με γ -δικτυωτό και κατά την περαιτέρω ψύξη, ανάλογα με τη σύσταση του κράματος, συμβαίνουν διάφοροι αλλοτροπικοί μετασχηματισμοί. Το μαγγάνιο είναι ένα από τα στοιχεία που διαστέλλονται γ - περιοχή, και από αυτή την άποψη είναι παρόμοια με το νικέλιο. Με επαρκείς συγκεντρώσεις μαγγανίου (>15%) και χρωμίου (<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.
Κατά την κρυστάλλωση των χάλυβων χρωμίου-νικελίου αρχίζουν να πέφτουν πρώτα από το τήγμα κρύσταλλοι φερρίτη χρωμίου-νικελίου, που έχει πλέγμα δ-σιδήρου (Εικ. 4). Καθώς ψύχεται, οι κρύσταλλοι δ-φερρίτη σχηματίζουν ωστενίτη χρωμίου-νικελίου, ο οποίος έχει ένα πλέγμα γ -σίδηρος, και ο χάλυβας αποκτά ωστενιτική δομή. Άνθρακας σε ωστενιτικούς-φερριτικούς και ωστενιτικούς χάλυβες σε θερμοκρασίες πάνω από τη γραμμή Σ.Ε.είναι σε στερεό διάλυμα και σε μορφή διάμεσων φάσεων. Αργή ψύξη του χάλυβα κάτω από τη γραμμή Σ.Ε.οδηγεί στην απελευθέρωση άνθρακα από το στερεό διάλυμα με τη μορφή χημικής ένωσης - καρβίδια χρωμίου τύπου Cr 23 C 6, που βρίσκονται κυρίως κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Περαιτέρω ψύξη κάτω από τη γραμμή Σ.Κ.προάγει την καθίζηση δευτερογενούς φερρίτη κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Έτσι, όταν ψύχεται αργά στους 20°C, ο χάλυβας έχει ουστενιτική δομή με δευτερεύοντα καρβίδια και φερρίτη.
Ρύζι. 4. Διάγραμμα ψευδοδυαδικής φάσης ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα για το κράμα 18% Cr, 8% Ni, 74% Fe
Κατά τη διάρκεια της ταχείας ψύξης (σβέση), η αποσύνθεση του στερεού διαλύματος δεν έχει χρόνο να συμβεί και ο ωστενίτης στερεώνεται σε υπερκορεσμένη και ασταθή κατάσταση.
Η ποσότητα των καρβιδίων του χρωμίου που καθιζάνει εξαρτάται όχι μόνο από τον ρυθμό ψύξης, αλλά και από την ποσότητα άνθρακα στον χάλυβα. Όταν η περιεκτικότητά του είναι μικρότερη από 0,02 - 0,03%, δηλαδή κάτω από το όριο της διαλυτότητάς του στον ωστενίτη, όλος ο άνθρακας παραμένει σε στερεό διάλυμα. Σε ορισμένες συνθέσεις ωστενιτικών χάλυβων, η επιταχυνόμενη ψύξη μπορεί να οδηγήσει στη στερέωση του πρωτογενούς δ-φερρίτη στη δομή, αποτρέποντας τις θερμές ρωγμές.
Μια αλλαγή στην περιεκτικότητα των στοιχείων κράματος στον χάλυβα επηρεάζει τη θέση των περιοχών φάσης. Το χρώμιο, το τιτάνιο, το νιόβιο, το μολυβδαίνιο, το βολφράμιο, το πυρίτιο, το βανάδιο, ως λιπάσματα, συμβάλλουν στην εμφάνιση ενός φερριτικού συστατικού στη δομή του χάλυβα. Το νικέλιο, ο άνθρακας, το μαγγάνιο και το άζωτο διατηρούν την ωστενιτική δομή. Ωστόσο, τα κύρια στοιχεία κράματος στους υπό εξέταση χάλυβες είναι το χρώμιο και το νικέλιο. Ανάλογα με την αναλογία τους, οι χάλυβες μερικές φορές χωρίζονται σε χάλυβες με μικρό (%Ni/%Cr)≤1 και μεγάλο (%Ni/%Cr)>1 ωστενιτικό απόθεμα.
Σε ωστενιτικούς χάλυβες χρωμίου-νικελίου που είναι κραματοποιημένοι με τιτάνιο και νιόβιο, σχηματίζονται όχι μόνο καρβίδια χρωμίου, αλλά και καρβίδια τιτανίου και νιοβίου. Όταν η περιεκτικότητα σε τιτάνιο Ti > [(%C–0,02)*5] ή νιόβιο Nb > (%C*10), όλος ο ελεύθερος άνθρακας (πάνω από το όριο της διαλυτότητάς του στον ωστενίτη) μπορεί να απελευθερωθεί με τη μορφή τιτανίου ή νιοβίου καρβίδια και ο ωστενιτικός χάλυβας δεν είναι επιρρεπής σε διακοκκώδη διάβρωση. Η καθίζηση των καρβιδίων αυξάνει την αντοχή και μειώνει τις πλαστικές ιδιότητες των χάλυβα. Αυτή η ιδιότητα των καρβιδίων χρησιμοποιείται για τη σκλήρυνση με καρβίδιο των ανθεκτικών στη θερμότητα χάλυβων, που πραγματοποιείται σε συνδυασμό με τη διαμεταλλική σκλήρυνση με σωματίδια Ni 3 Ti. Ni 3 (Al, Ti), Fe 2 W, (N, Fe) 2 Ti, κ.λπ. Οι διαμεταλλικές ενώσεις περιλαμβάνουν επίσης τη φάση σ, η οποία σχηματίζεται σε χάλυβες χρωμίου-νικελίου κατά τη διάρκεια παρατεταμένης θέρμανσης ή αργής ψύξης σε θερμοκρασίες κάτω των 900 - 950°C. Έχει περιορισμένη διαλυτότητα σε α - Και γ -Στερεά διαλύματα και, απελευθερώνοντας κυρίως κατά μήκος των ορίων των κόκκων, ενισχύει το κράμα και ταυτόχρονα μειώνει απότομα τις πλαστικές ιδιότητες και την αντοχή στην κρούση του μετάλλου. Αυξημένες συγκεντρώσεις χρωμίου (16–25%) και φερριοποιητικών στοιχείων (μολυβδαίνιο, πυρίτιο κ.λπ.) στον χάλυβα συμβάλλουν στο σχηματισμό της φάσης σ στους 700–850°C. Ο διαχωρισμός αυτής της φάσης συμβαίνει κυρίως με το σχηματισμό μιας ενδιάμεσης φάσης φερρίτη ( γ →α→ σ ) ή μετασχηματισμός δ-φερρίτη (δ → σ ). Ωστόσο, είναι επίσης δυνατό να απομονωθεί απευθείας από ένα στερεό διάλυμα ( γ → σ ).
Σε χάλυβες χρωμίου-μαγγανίου με υψηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο και μαγγάνιο παρατηρείται επίσης καθίζηση κατά την αργή ψύξη. σ - φάσεις. Ο άνθρακας στους χάλυβες χρωμίου-μαγγανίου και χρωμίου-μαγγανίου-νικελίου οδηγεί σε σκλήρυνση διασποράς των χάλυβων μετά από κατάλληλη θερμική επεξεργασία, ειδικά όταν συνδυάζεται με στοιχεία που σχηματίζουν καρβίδιο (βανάδιο, νιόβιο και βολφράμιο).
Η ενίσχυση των ωστενιτικών βοριδικών χάλυβων συμβαίνει κυρίως λόγω του σχηματισμού βοριδίων του σιδήρου, του χρωμίου, του νιοβίου, του άνθρακα, του μολυβδαινίου και του βολφραμίου. Σύμφωνα με αυτές τις διαδικασίες, οι ωστενιτικοί χάλυβες χωρίζονται, ανάλογα με τον τύπο σκλήρυνσης, σε καρβίδιο, βορίδιο και διαμεταλλική σκλήρυνση. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, λόγω της περιεκτικότητας σε μεγάλο αριθμό διαφορετικών στοιχείων κράματος σε χάλυβες και κράματα, η ενίσχυσή τους συμβαίνει λόγω της πολύπλοκης επίδρασης των διασκορπισμένων φάσεων και των διαμεταλλικών εγκλεισμάτων.
Πίνακας 1. Σύνθεση ορισμένων ανθεκτικών στη διάβρωση ωστενιτικών χάλυβων και κραμάτων, %
Πίνακας 2. Σύνθεση ορισμένων ανθεκτικών στη θερμότητα ωστενιτικών χάλυβων και κραμάτων, %
Πίνακας 3. Σύνθεση ορισμένων ανθεκτικών στη θερμότητα ωστενιτικών χάλυβων και κραμάτων, %
Πίνακας 4. Τυπικές μηχανικές ιδιότητες ορισμένων ποιοτήτων ωστενιτικών και ωστενιτικών-φερριτικών χάλυβων και κραμάτων υψηλής κραματοποίησης
E. G. NAZAROV, S. B. MASLENKOV
ΤΣΝΙΙΧΕΡΜΕΤ
ISSN 0026-0819. «Επιστήμη μετάλλων και θερμική επεξεργασία μετάλλων», Νο. 3, 1970
Η θερμική επεξεργασία επηρεάζει τη δομή (μέγεθος κόκκων, μέγεθος μπλοκ, μέγεθος και ποσότητα διασκορπισμένων φάσεων, τη φύση της κατανομής τους), και επίσης διαμορφώνει την κατάσταση των ορίων των κόκκων και την κατευθυνόμενη απελευθέρωση των φάσεων ενίσχυσης, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τις ιδιότητες της θερμότητας. ανθεκτικά υλικά.
Η μηχανική επεξεργασία συνήθως προηγείται της θερμικής επεξεργασίας, αλλά χρησιμοποιείται συχνά μετά τη θερμική επεξεργασία, καθώς και πριν και μετά από αυτήν.
Τα εξαρτήματα και τα ημικατεργασμένα προϊόντα υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία πριν από τη λειτουργία, αλλά μερικές φορές (ολικά ή εν μέρει) υποβάλλονται σε επεξεργασία κατά τη λειτουργία.
Οι χάλυβες και τα κράματα ωστενιτικής σκλήρυνσης με ιζηματοποίηση υποβάλλονται σε διάφορους τύπους θερμικής επεξεργασίας: ανόπτηση, σκλήρυνση, σκλήρυνση (γήρανση ή σκλήρυνση καθίζησης) και σκλήρυνση ανακούφισης από τάσεις.
Κατά τη διάρκεια της κατεργασίας ή άλλων εργασιών, το μέταλλο γίνεται εύθραυστο. Για την εξάλειψη της ευθραυστότητας και τη μείωση της σκληρότητας των κραμάτων, χρησιμοποιείται η ανόπτηση. Κατά την ανόπτηση, τα κράματα θερμαίνονται σε υψηλές θερμοκρασίες ~1000-1250 °C (ανάλογα με τη χημική σύσταση του κράματος), διατηρούνται για 0,5 έως αρκετές ώρες (ανάλογα με τη μάζα του τεμαχίου ή μέρους) και ψύχονται με την υψηλότερη δυνατή ταχύτητα . Για λιγότερο κράματα, επιτρέπεται η ψύξη σε νερό, αλλά για σύνθετα κράματα υψηλής κραματοποίησης, προτιμάται η ψύξη στον αέρα σε λάδι και άλλα ήπια μέσα ψύξης, καθώς η ψύξη στο νερό μπορεί να οδηγήσει σε θερμικές ρωγμές.
Για να επιτευχθούν ιδιότητες υψηλής αντοχής και αντοχής στη θερμότητα, οι ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες και κράματα υποβάλλονται σε διπλή επεξεργασία που αποτελείται από σκλήρυνση και επακόλουθη γήρανση.
Για τα υπό εξέταση κράματα, η διαδικασία σκλήρυνσης διαφέρει ως προς την επίδρασή της από τη σκλήρυνση των ανθρακούχων χάλυβων και πραγματοποιείται με στόχο τη διάλυση καρβιδίου και διαμεταλλικών φάσεων σε στερεό διάλυμα, δηλ. για να ληφθεί ένα ομοιογενές στερεό διάλυμα με ελάχιστη σκληρότητα. Στις ΗΠΑ και την Αγγλία, η σκλήρυνση των συνηθισμένων ανθρακούχων χάλυβων ονομάζεται «σκληρότητα», δηλαδή απόκτηση σκληρότητας. Η σκλήρυνση των ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων ονομάζεται «επεξεργασία διαλύματος», δηλαδή επεξεργασία σε (στερεό) διάλυμα.
Για όλους τους ανθεκτικούς στη θερμότητα χάλυβες και κράματα που σκληραίνουν στη διασπορά, η θερμοκρασία θέρμανσης για σκλήρυνση είναι περίπου η ίδια με τη θερμοκρασία ανόπτησης.
Διατηρώντας σε υψηλές θερμοκρασίες, η περίσσεια των φάσεων διαλύεται σε στερεό διάλυμα και λαμβάνονται κόκκοι του απαιτούμενου μεγέθους. Το μέγεθος των κόκκων των χάλυβα και των κραμάτων εξαρτάται από τη θερμοκρασία θέρμανσης και τον χρόνο διατήρησης.
Συχνά, μετά το σβήσιμο, συνιστάται η ταχύτερη ψύξη για να αποφευχθεί η καθίζηση υπερβολικών φάσεων. Ωστόσο, όπως θα δειχθεί παρακάτω, αυτό είναι περιττό, ειδικά κατά την επεξεργασία σύνθετων ωστενιτικών κραμάτων, στα οποία, ακόμη και με σχετικά γρήγορη ψύξη, λαμβάνει χώρα καταθερμική σκλήρυνση, δηλ. απελευθέρωση φάσεων ενίσχυσης όταν ψύχονται από υψηλή θερμοκρασία. Αυτή η διαδικασία εξαρτάται από την τάση των κραμάτων για σκλήρυνση με διασπορά, επομένως είναι απαραίτητο να σταθούμε σε αυτό το σημαντικό φαινόμενο.
Η σκλήρυνση ή η γήρανση με διασπορά χάλυβα και κραμάτων μπορεί να είναι: αναθερμική, καταθερμική και ισοθερμική. Η διαθερμική γήρανση συμβαίνει κατά τη διαδικασία θέρμανσης ενός χάλυβα ή κράματος σε μια συνεχώς αυξανόμενη θερμοκρασία, η καταθερμική γήρανση συμβαίνει κατά τη διαδικασία ψύξης ενός χάλυβα ή κράματος σε μια συνεχώς μειούμενη θερμοκρασία. Η ισοθερμική γήρανση συμβαίνει σε σταθερή θερμοκρασία
Υπάρχουν κράματα ασθενούς, μέτριας και ισχυρής σκλήρυνσης διασποράς. Δεν υπάρχει έντονη διάκριση μεταξύ τους, ωστόσο, είναι εύκολο να διαχωριστούν αυτές οι ομάδες κραμάτων με βάση την ένταση των διαδικασιών σκλήρυνσης με διασπορά. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, για πρώτη φορά στην εργασία, και αργότερα στην εργασία, τα κράματα σκλήρυνσης διασποράς χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες.
Χάλυβες με μεγάλη σκλήρυνση σε κατακρήμνισηκαι τα κράματα γενικά ενισχύονται αποτελεσματικά λόγω της σκλήρυνσης κατά την καταθερμική γήρανση. Αυτά τα κράματα περιέχουν 5-7% ή περισσότερο της φάσης ενίσχυσης. Η πρόσθετη γήρανση αυτών των κραμάτων οδηγεί σε μικρή ή σχεδόν καθόλου αύξηση της σκληρότητας και της αντοχής, για παράδειγμα, κράματα όπως: NH35VTYu (EI787), EI929, EI867, Yudimet 700, Nin-109, Nin-115, κ.λπ. Η χημική σύνθεση του τα κράματα δίνονται στον Πίνακα. 3 και 4.
Κράματα μέτριας διασποράς-σκλήρυνσηςενισχύονται κατά την καταθερμική και, σε μεγαλύτερο βαθμό, κατά την ισοθερμική γήρανση. Αυτά τα κράματα KhN35VT (EI612), EI612K, KhN35VTR (EI725), EP164, A-286, Discaloy-24 περιέχουν 2-5% της φάσης ενίσχυσης.
Κράματα ασθενούς ή χαμηλής διασποράς-σκλήρυνσηςενισχύονται μόνο κατά την τεχνητή ισοθερμική γήρανση. Αυτοί οι χάλυβες και τα κράματα δεν υπόκεινται σε καταθερμική γήρανση και περιέχουν μια μικρή ποσότητα φάσης ενίσχυσης (έως 2%). Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει κράματα: EI813, Kh25N16G7AR (EI835), EI435, Nim-75, V-480S, κ.λπ.
Έτσι, δεν υπάρχει ανάγκη εξασφάλισης ταχείας ψύξης των κραμάτων μετά από θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία. Η απαραίτητη ενίσχυση των κραμάτων μιας ή άλλης ομάδας μπορεί να επιτευχθεί ως αποτέλεσμα φυσικής καταθερμικής ή τεχνητής ισοθερμικής γήρανσης ή, τέλος, ως αποτέλεσμα των συνδυασμών τους.
Διπλή σκλήρυνση.Για ορισμένα κράματα, ειδικά εκείνα που περιέχουν σημαντική ποσότητα της φάσης ενίσχυσης, ο καλύτερος συνδυασμός μηχανικών ιδιοτήτων επιτυγχάνεται μετά από διπλή σκλήρυνση (κανονικοποίηση). Η πρώτη κανονικοποίηση σε υψηλή θερμοκρασία (1170-1200 °C) διασφαλίζει το σχηματισμό ενός ομοιογενούς στερεού διαλύματος και σχετικά χονδροειδών κόκκων, που συμβάλλουν στην υψηλότερη αντίσταση ερπυσμού. Η δεύτερη κανονικοποίηση χαμηλής θερμοκρασίας (1000-1100 °C) οδηγεί στην κυρίαρχη καθίζηση καρβιδίων κατά μήκος των ορίων των κόκκων και στο σχηματισμό μιας φάσης ενίσχυσης ποικίλης διασποράς. Μεγαλύτερα ιζήματα γ' φάσης σχηματίζονται κατά την ψύξη στους 1050 °C στον αέρα. Για πολλά κράματα - KhN70VMTYu (EI617), EI929, KhN35VTYu (EI787), η σειρά "Nimonic" - μετά από διπλή κανονικοποίηση που ακολουθείται από γήρανση, οι ιδιότητες αντοχής στη θερμότητα και πλαστικού αυξάνονται σημαντικά.
Σκλήρυνση διασποράς (γήρανση).Για να αποκτηθούν ιδιότητες υψηλής αντοχής, σχεδόν όλα τα ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα υποβάλλονται σε σκλήρυνση διασποράς (διαχωρισμός διασκορπισμένων φάσεων από στερεό διάλυμα) πριν από τη χρήση. Η σύνθεση και η φύση των φάσεων ενίσχυσης καθορίζουν τα καθεστώτα θερμοκρασίας γήρανσης για ένα δεδομένο κράμα.
Τα ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα με βάση βάσεις νικελίου-χρωμίου, σιδήρου-νικελίου-χρωμίου και κοβαλτίου-νικελίου-χρωμίου περιέχουν:
α) πρωτογενή καρβίδια (TiC, VC, TaC, ZrC, NbC, κ.λπ.), που έχουν πολύ υψηλή θερμοκρασία διάστασης.
β) δευτερογενή καρβίδια (M 23 C 6, M 6 C, M 7 C 3), που απελευθερώνονται από το στερεό διάλυμα. Το καρβίδιο M 23 C 6 σχηματίζεται σε κράματα με 5% Cr ή περισσότερο.
γ) τις κύριες ενισχυτικές διαμεταλλικές γ’ φάσεις (Ni 3 Ti, Ni 3 Al, Ni 3 Nb κ.λπ.). Λόγω της λεπτής διασποράς αυτών των φάσεων και της συνοχής με το στερεό διάλυμα, τα κράματα κατά τον σχηματισμό τους αποκτούν μέγιστη αντοχή στη θερμότητα.
Οι χάλυβες και τα κράματα που έχουν σκληρυνθεί με καρβίδιο χρησιμοποιούνται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από τα διαμεταλλικά σκληρυμένα κράματα. Τα καρβίδια είναι λιγότερο διασπαρμένα, πιο επιρρεπή σε πήξη και κατανέμονται λιγότερο ομοιόμορφα στη μήτρα του κράματος από τις γ' φάσεις. Ωστόσο, για να επιτευχθεί μέση αντίσταση στη θερμότητα, αρκεί μία ενίσχυση καρβιδίου. Οι φάσεις καρβιδίου ενισχύουν επιπλέον τα κράματα που σκληραίνουν ως αποτέλεσμα της καθίζησης της φάσης γ'.
Η μορφολογία των σωματιδίων των γ' φάσεων και των καρβιδίων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμική επεξεργασία και τη διάρκειά της και ρυθμίζει τις ιδιότητες των κραμάτων. Η διάρκεια της θερμικής έκθεσης οδηγεί σε μεγέθυνση των μεγεθών των σωματιδίων της γ’ φάσης και προκαλεί αντιδράσεις που συμβαίνουν κυρίως στα όρια των κόκκων. Για να κατανοήσουμε τις διεργασίες που συμβαίνουν στα κράματα κατά τη θερμική επεξεργασία και να προβλέψουμε τις ιδιότητές τους κατά τη μακροχρόνια λειτουργία, είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε την ακριβή σύνθεση της γ' φάσης σε οποιαδήποτε θερμοκρασία και διάφορους χρόνους διατήρησης σε αυτή τη θερμοκρασία, καθώς και χημική σύνθεση του στερεού διαλύματος μήτρας. Οι ρυθμοί μετασχηματισμού καρβιδίου και διαμεταλλικών φάσεων και οι αντιδράσεις τους μπορούν να αξιολογηθούν επιπρόσθετα χρησιμοποιώντας δεδομένα από την κινητική των αλλαγών στη σκληρότητα, τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες. Στα πιο κοινά, ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα με βάση το νικέλιο που περιέχουν χρώμιο και κοβάλτιο, κράμα με αλουμίνιο, τιτάνιο και μολυβδαίνιο, οι αντιδράσεις μετασχηματισμού μπορούν να εκφραστούν ως εξίσωση: Κυρία+γ→ Μ 6 Σ+γ+γ’+ Κυρία, Οπου Μστοιχεία: Cr, Ti, Ta και άλλα. Μ'- τα ίδια στοιχεία που σχηματίζουν καρβίδιο όπως στο Μ. Περίπου η μισή ποσότητα άνθρακα, σύμφωνα με την εργασία, παραμένει σε καρβίδια Κυρία, που συμβατικά ονομάζαμε ΚΥΡΙΑ; γ’-φάση (Ni 3 Μ) - μια ένωση περίσσειας τιτανίου και αλουμινίου σε στερεό γ-διάλυμα με νικέλιο.
Καρβίδια Μ 6 Σσχηματίζονται στους 980-1150 °C, ενώ η αντίδραση καρβιδίου Κυρία→M 23 S 6εμφανίζεται στους 760-980 °C. Έχει διαπιστωθεί ότι εάν το κράμα περιέχει μολυβδαίνιο και βολφράμιο σε ποσότητα >6%, τότε τα καρβίδια θα απελευθερωθούν κυρίως με τη μορφή M 23 S 6Ωστόσο, επισημαίνεται ότι η διάταξη αυτή φαίνεται να είναι ανακριβώς τεκμηριωμένη. Αυτό εξαρτάται προφανώς από την περιεκτικότητα σε άνθρακα.
Μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στο κράμα V-1900 κατέδειξαν τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε αυτό μετά από θερμική επεξεργασία (1080 °C 4 η, αέρας + 899 °C 10 η, αέρας) και κατά τη μακροχρόνια γήρανση έως το 2400 ηστους 980 °C. Εκφράζονται με την εξίσωση:
Κυρία + γ + γ’ → Μ 6 Σ+ γ + υπόλοιπο γ’.
Καρβίδια Κυρία (ΕΝΑ= 4,37 Å) είναι πλούσια σε τιτάνιο και ταντάλιο και καρβίδια Μ 6 Σ (ΕΝΑ= 11,05 Å) είναι πλούσια σε μολυβδαίνιο, νικέλιο και κοβάλτιο. Καρβίδια Μ 6 Σπαρατηρούνται σε δύο μορφές: σφαιρική και ελασματική. Με την πάροδο του χρόνου, τα σφαιρίδια και οι πλάκες των καρβιδίων γίνονται μεγαλύτερα. Τα ιζήματα της γ' φάσης είναι αρχικά σφαιρικά, στη συνέχεια η γ' φάση εμφανίζεται με τη μορφή πλακών· με την πάροδο του χρόνου, σε υψηλές θερμοκρασίες, μεγαλώνουν, συσσωματώνονται και επιμηκύνονται σε μέγεθος. Ταυτόχρονα, τα ιζήματα της γ' φάσης περιβάλλουν όλα τα όρια των καρβιδίων και των κόκκων με τη μορφή κελύφους. Η εφαρμογή τάσης επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία μετάβασης καρβιδίου Κυρίασε καρβίδια Μ 6 Σκαι διαμεταλλικές αλλαγές. Σε κράματα με υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο σχηματίζονται κυρίως καρβίδια M 23 S 6.
Ο ρυθμός αντίδρασης του μετασχηματισμού γ'-φάσης είναι μεγαλύτερος όταν εφαρμόζονται τάσεις κατά τη διάρκεια της έκθεσης σε θερμότητα από ό,τι όταν οι τάσεις έχουν ληφθεί προηγουμένως. Οι τάσεις οδηγούν σε επιλεκτικές διεργασίες καθίζησης και μετασχηματισμών και συμβάλλουν στην πάχυνση των ορίων των κόκκων, προκαλώντας επιμήκυνση και συνένωση φάσεων ενίσχυσης, όπως φάνηκε στις εργασίες. Η χονδροποίηση των κόκκων βοηθά στην επιτάχυνση των αντιδράσεων μετασχηματισμών καρβιδίου και διαμεταλλικών φάσεων που συμβαίνουν στις οριακές ζώνες. Για παράδειγμα, η εμφάνιση μιας ελασματοειδούς φάσης υψηλής θερμοκρασίας στα κράματα ανιχνεύεται πολύ νωρίτερα σε κράματα με χονδρόκοκκο.
Η εργασία καθιέρωσε τον σχηματισμό μιας διαμεταλλικής φάσης Ni 2 -Al, Ti στο κράμα 15 Cr-25 Ni-3 Al-2,5 Ti, μαζί με τη γ'-φάση Ni 3 (Al, Ti). Η φάση Ni 2 Al, Ti σχηματίζεται κατά τη γήρανση στους 700 °C και έχει τη μορφή πλακών, το μέγεθος των οποίων αυξάνεται με το χρόνο γήρανσης. Η φάση αυτή απελευθερώνεται κυρίως σε περιοχές απαλλαγμένες από τη γ’ φάση, καθώς και κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Είναι ασυνάρτητο με το στερεό διάλυμα, επομένως μικροκενά πριν από την καταστροφή του κράματος σχηματίζονται κυρίως κοντά στα ιζήματα του.
Λαβές φάσεις(AB 2) - ελαφρώς ενίσχυση των κραμάτων λόγω της ασυνέπειας τους με το στερεό διάλυμα και της θερμικής αστάθειας. Ωστόσο, με την παρουσία μιας γ' φάσης στη δομή, οι φάσεις Laves καθιστούν δυνατή, λόγω της εγγενούς διάρκειας της περιόδου επώασης της βροχόπτωσης, την παράταση της διάρκειας ζωής των κραμάτων σε θερμοκρασίες όχι μεγαλύτερες από 750 °C.
Φάσεις βοριδίου- τύπος Μ 3ΣΤΙΣ 2, Μ 3ΣΕ, Μ 5Τα 5 διαφορετικά κράματα βορίου έχουν πολύπλοκες χημικές συνθέσεις. Για παράδειγμα, σε αυτή την εργασία, τέτοιες φάσεις αντιστοιχούν στην ένωση (Mo 0,5 Cr 0,25 Ti 0,15 Ni 0,10) 3 B 2
Ανάλογα με την παρουσία ορισμένων φάσεων και την κατάσταση του κράματος (χυτό, παραμορφωμένο), προδιαγράφονται τρόποι σκλήρυνσης διασποράς. Η θερμοκρασία γήρανσης δεν πρέπει να προκαλεί διάλυση των φάσεων ενίσχυσης και πήξη ή συνένωση. Αν και σε ορισμένες περιπτώσεις, για να αποκτηθούν οι επιθυμητές ιδιότητες, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν σκόπιμα υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας πήξη των σωματιδίων και την απελευθέρωσή τους σε λιγότερο διασκορπισμένη μορφή. Τυπικά, η γήρανση των κραμάτων με σκλήρυνση καρβιδίου πραγματοποιείται στους 600-800 °C, με τη διαμεταλλική σκλήρυνση στους 700-1000 °C, ανάλογα με τον αριθμό και τη σύσταση των πλεονάζοντων φάσεων. Με την αύξηση της ποσότητας της φάσης ενίσχυσης (το άθροισμα τιτανίου και αλουμινίου) στα κράματα, αυξάνεται και η θερμοκρασία γήρανσης (βλ. Εικ. 1). Κράματα που περιέχουν περισσότερο από 8% (Ti+Al) θερμαίνονται μόνο στους 1050-1200 °C και ψύχονται στον αέρα. Ως αποτέλεσμα της καταθερμικής γήρανσης, τέτοια κράματα αποκτούν μέγιστη σκλήρυνση (για παράδειγμα, τα κράματα ZhS6-K και EI857). Τα κράματα Rene 100 και IN-100 με 9-10,5% (Ti+Al) παλαιώνουν στους ~1000 °C, αλλά αυτό είναι ουσιαστικά μια δεύτερη σκλήρυνση, όχι γήρανση. Προφανώς, για τέτοια κράματα αυτή η γήρανση σε υψηλή θερμοκρασία είναι περιττή· είναι ακόμη πιο επιρρεπή στην καταθερμική γήρανση και για αυτά η ψύξη στον αέρα από τις θερμοκρασίες κανονικοποίησης είναι αρκετά επαρκής, όπως, για παράδειγμα, φαίνεται στο σχήμα για το κράμα IN-100
Εικ.1.
Οι τρόποι γήρανσης μπορούν να αλλάξουν ανάλογα με τις απαιτούμενες ιδιότητες του κράματος. Υπάρχουν καθεστώτα σταδιακής γήρανσης - διπλά και πιο περίπλοκα, αλλά δεν είναι πολύ πρακτικά. Για τη βραχυπρόθεσμη διάρκεια ζωής και ειδικά για τη μακροχρόνια διάρκεια ζωής, η χρήση τρόπων γήρανσης πολλαπλών σταδίων είναι εντελώς αδικαιολόγητη, καθώς οι προκύπτουσες δομές στη διαδικασία σύνθετων θερμικών επεξεργασιών αναπόφευκτα αλλάζουν υπό συνθήκες μακροχρόνιας λειτουργίας, επίδραση της θερμοκρασίας και του φορτίου. Οι διεργασίες γήρανσης στα κράματα συνεχίζουν να συμβαίνουν ανεξάρτητα από την αρχική δομική κατάσταση. Τα σωματίδια της φάσης ενίσχυσης πήζουν, συνενώνονται και τα ασταθή σωματίδια διαλύονται στο στερεό διάλυμα, εμφανίζονται επαναλαμβανόμενες και επαναλαμβανόμενες απελευθερώσεις νέων σωματιδίων πιο ισορροπίας (σε αυτό το στάδιο), αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα. Ανάλογα με τις συνθήκες θερμοκρασίας, μπορεί να κυριαρχεί η μία ή η άλλη διαδικασία. Μετά την έκθεση (συνήθως από 4 έως 16 η) σε θερμοκρασίες γήρανσης, τα κράματα ψύχονται στον αέρα.
Τα τυπικά καθεστώτα θερμικής επεξεργασίας για ξένα κράματα παρουσιάζονται στον πίνακα. 1. και για οικιακά - στον πίνακα. 2. Οι χημικές συνθέσεις αυτών των κραμάτων δίνονται στον πίνακα. 3 και 4. Πρέπει να σημειωθεί ότι σχεδόν ποτέ δεν χρησιμοποιούμε ανόπτηση για αυτά τα κράματα, και η ανόπτηση από το σβήσιμο (κανονικοποίηση) διαφέρει πολύ λίγο (βλ. Πίνακα 1).
Τραπέζι 1
| Κράμα | Ανόπτηση | Επεξεργασία στερεού διαλύματος | Ενδιάμεση γήρανση | Τελική γήρανση | ||||
| Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | |
| Inconel-600 | 1038 | 1/4..1/2 | 1120 | 2 | — | — | — | — |
| Inconel-625 | 925..1038 | 1 | 1090..1200 | 1 | — | — | — | — |
| Inconel-700 | 1200 | 2 | 1180 | 2 | — | — | 870 | 4 |
| Inconel-718 | 955 | 1 | 955 | 1 | 732 | 8 | 720 | 8 |
| Inconel X-750 | 1038..1090 | 1/2..3/4 | 1150 | 2 | 845 | 24 | 700 | 20 |
| Nim-80A | 1080 | 2 | 1080 | 2 | — | — | 700 | 16 |
| Nim-90 | 1080 | 2 | 1080 | 2 | — | — | 700 | 16 |
| Ρενέ-41 | 1080 | 2 | 1080 | 2 | — | — | 760 | 16 |
| Udimet-500 | 1080 | 4 | 1080 | 4 | 845 | 24 | 760 | 16 |
| Udimet-700* | 1138 | 4 | 1120..1175 | 4 | 870+ | 8 | 650+ | 24 |
| — | — | — | — | +985 | 4 | +760 | 8 | |
| Waspaloy | 1010 | 4 | 1080 | 4 | 845 | 24 | 760 | 16 |
| Inconel-713* | — | — | 1150..1175 | 2 | — | — | 930..995 | 4..16 |
| Inconel-713C* | — | — | 1150..1175 | 2 | — | — | 930..995 | 4..16 |
| IN-100* | — | — | 1150..1175 | 2 | — | — | 930..995 | 4..16 |
| *Χυτά κράματα | ||||||||
πίνακας 2
| Κράμα | 1η σκλήρυνση | 2η σκλήρυνση | Τελική γήρανση | |||
| Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | Θερμοκρασία σε °C | Χρόνος μέσα η | |
| EI435 | 980..1020 | 0,5 | — | — | — | — |
| HN77TYUR | 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 | — | — | — | — |
| * Ενδιάμεση παλαίωση στους 900 °C 8 η. | ||||||
Πίνακας 3
| Ποιότητα κράματος | Περιεχόμενο στοιχείου σε % | ||||||||
| ντο | Cr | Co | Μο | Σημ | Ti | Ο Αλ | Fe | Άλλα στοιχεία | |
| Inconel-600 | 0,04 | 15 | — | — | — | — | — | 7 | — |
| Inconel-700 | 0,12 | 15 | 30 | 3 | — | 2,2 | 3,2 | 1 | — |
| Inconel-718 | 0,04 | 19 | — | 3 | 5 | 0,8 | 0,6 | 18 | — |
| Inconel X-750 | 0,04 | 15 | — | — | 1 | 2,5 | 0,9 | 7 | — |
| Nim-80A | 0,08 | 20 | 1 | — | — | 2,3 | 1,3 | 3 | — |
| Nim-90 | 0,08 | 20 | 18 | — | — | 2,5 | 1,5 | 3 | — |
| Ρενέ-41 | 0,08 | 19 | 11 | 10 | — | 3 | 1,5 | 2 | 0,005Β |
| Udimet-500 | 0,08 | 18 | 18 | 4 | — | 3 | 2,9 | 0,5 | 0,004 Β |
| Udimet-520 | 0,05 | 19 | 12 | 6 | — | 3 | 2 | 0,5 | 0,005 V; 1 W |
| Udimet-700 | 0,15 | 15 | 19 | 5 | — | 3,5 | 4,5 | 0,5 | 0,05Β |
| Waspaloy | 0,10 | 20 | 14 | 4 | — | 3 | 1,3 | 0,75 | 0,004 Β; 0,06 Zr |
| Inconel-713 | 0,12 | 13 | — | 4,5 | 2 | 0,6 | 6 | 0,5 | — |
| Inconel-713 C | 0,06 | 12 | 1,5 | 4,5 | 2 | 0,6 | 6 | 0,3 | — |
| IN-100 | 0,15 | 10 | 14 | 3 | — | 5 | 5,5 | — | 0,015 V; 0,06 Zr; 1,0 V |
| Β-1900 | 0,10 | 8 | 10 | 6 | — | 1,0 | 6 | — | 0,015 V; 0,08 Zr; 4,5 Τα |
Πίνακας 4
| Ποιότητα κράματος |
|
|||||||||
| ντο | Cr | Co | Μο | W | Ti | Ο Αλ | Fe | σι | Άλλα στοιχεία | |
| EI435 | 0,10 | 20 | — | — | — | 0,30 | 0,10 | 1 | — | — |
| HN77TYUR | 0,05 | 20 | — | — | — | 2,5 | 0,8 | 1 | 0,01 | 0,10 Ce |
| ХН70ВМТУ | 0,10 | 15 | — | 3 | 6 | 2,1 | 2,1 | έως 5 | 0,02 | 0,02 Ce; 0,3V |
| ХН35ВТУ | 0,05 | 15 | — | — | 3 | 3 | 1,2 | ~40 | 0,03 | 0,02 Ce |
| EI445R | 0,05 | 18 | — | 4,5 | 4,5 | 2,5 | 1,2 | 1 | 0,01 | 0,02 Ce |
| EI893 | 0,05 | 15 | — | 5 | 10 | 1,4 | 1,4 | 1 | 0,01 | 0,02 Ce |
| EI929 | 0,06 | 10,5 | 15 | 5 | 6 | 1,7 | 4 | — | — | 0,1 Ba; 0,5 V |
| 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 | — |
Η θερμοκρασία σκλήρυνσης στο εξωτερικό είναι χαμηλότερη και ο χρόνος διατήρησης είναι πολύ μικρότερος (σχεδόν 2 φορές) από τη θερμοκρασία σκλήρυνσης που χρησιμοποιείται στην ΕΣΣΔ. Ως αποτέλεσμα, τα ξένα κράματα είναι λεπτόκοκκα από αυτά που χρησιμοποιούνται στη χώρα μας. Η δεύτερη σκλήρυνση δεν χρησιμοποιείται στο εξωτερικό, ενώ στη χώρα μας χρησιμοποιείται με επιτυχία για πολλά κράματα.
Δίνεται στον πίνακα. Οι τυπικές λειτουργίες θερμικής επεξεργασίας 1 και 2 μπορούν να αλλάξουν ανάλογα με τις απαιτήσεις. Είναι γνωστό ότι τα κράματα με χονδροειδείς κόκκους, που λαμβάνονται με θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες, έχουν μεγαλύτερη αντοχή σε ερπυσμό από τα λεπτόκοκκα. Τα χονδρόκοκκα κράματα (2-3 πόντοι) έχουν επίσης σημαντικά υψηλότερη μακροχρόνια αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, στην περίπτωση μέτριας υψηλών θερμοκρασιών (600-700 °C), τα κράματα με μέσο μέγεθος κόκκου 4-5 πόντους έχουν υψηλότερη αντοχή στη θερμότητα. Η λεπτόκοκκη δομή, λόγω της υψηλότερης επιφανειακής ενέργειας των ορίων των διακλαδισμένων κόκκων, είναι πιο ασταθής, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας, επομένως το μέγεθος κόκκου των ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων, ειδικά εκείνων που προορίζονται για μακροχρόνια συντήρηση, πρέπει να αντιστοιχεί σε 3 -4 βαθμοί στην τυπική κλίμακα. Αυτό το μέγεθος κόκκου είναι κοινό μετά τη θέρμανση στους 1100-1120 °C και για σύνθετα κράματα στους 1150-1170 °C.
Στο εξωτερικό, τα περισσότερα βιομηχανικά κράματα θερμαίνονται σε αυτές τις θερμοκρασίες.
Για να αποκτηθούν ιδιότητες υψηλής αντοχής σε θερμοκρασίες δωματίου και χαμηλές (~550 °C), η κανονικοποίηση πρέπει να γίνει στους 950-1050 °C και η γήρανση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα τα κράματα να είναι λεπτόκοκκα (5-6ο σημείο ), ενισχυμένο από λεπτά διασκορπισμένα γ ιζήματα '-φάσεις.
Έτσι, η επιλογή του τρόπου θερμικής επεξεργασίας καθορίζεται από τις απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες. Όταν χρησιμοποιούνται κράματα υψηλής σκλήρυνσης διασποράς για λειτουργία σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν το εύρος θερμοκρασίας της σκλήρυνσης διασποράς (για παράδειγμα, στους 900-950 °C), υποβάλλονται σε μία μόνο κανονικοποίηση. Όταν θερμαίνονται σε θερμοκρασίες λειτουργίας, λαμβάνει χώρα έντονη σκλήρυνση των κραμάτων κατά τη διαδικασία θέρμανσης (αναθερμική γήρανση), λαμβάνουν μέγιστη σκλήρυνση στη ζώνη θερμοκρασίας λειτουργίας και μπορούν να αντέξουν επιτυχώς φορτία για ορισμένο χρόνο. Ωστόσο, τα ίδια κράματα, προ-παλαιωμένα, έχουν μικρότερη αντοχή σε θερμοκρασίες και φορτία και, ως εκ τούτου, είναι λιγότερο αποδοτικά. Τα κράματα ασθενούς σκλήρυνσης διασποράς (EI813, EI435, Inconel-600 κ.λπ.) δεν υπόκεινται σε γήρανση, καθώς η σκλήρυνσή τους με διασπορά έχει μικρή επίδραση και συμβαίνει κατά τη λειτουργία. Για να εξασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη σταθερότητα των κραμάτων, είναι απαραίτητη μια μέτρια περιεκτικότητα σε φάσεις ενίσχυσης στη δομή τους (δηλαδή, η χρήση κραμάτων μέτριας σκλήρυνσης διασποράς). Είναι πολύ σημαντικό να επιτευχθεί ένας ομοιόμορφος και μέγιστος διαχωρισμός λεπτώς διεσπαρμένων διαμεταλλικών και καρβιδικών φάσεων, ο οποίος προβλεπόταν από τους τρόπους σταδιακής επεξεργασίας. Τα καθεστώτα σταδιακής γήρανσης, αν και οδηγούν σε απώλεια ιδιοτήτων αντοχής, αυξάνουν σημαντικά τις πλαστικές ιδιότητες και μειώνουν την τάση των κραμάτων σε θερμική ευθραυστότητα. Ωστόσο, μεταγενέστερα πειράματα έδειξαν την ακαταλληλότητα αυτής της μεθόδου. Έτσι, στο κράμα υψηλής σκλήρυνσης διασποράς KhN35VTYu (EI787), σύνθετες αγωγές θερμικής επεξεργασίας δοκιμάστηκαν ταυτόχρονα με το απλούστερο καθεστώς, που αποτελείται από μία μόνο γήρανση στους 750 °C. Η τάση για θερμική ευθραυστότητα αξιολογήθηκε σε εκθέσεις έως 10.000-20.000 ηκαι θερμοκρασία 700 °C. Τα αποτελέσματα (Πίνακας 5) δείχνουν ότι, ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα του προκαταρκτικού καθεστώτος θερμικής επεξεργασίας, το κράμα γίνεται εύθραυστο. Η αύξηση του αριθμού των σταδίων σκλήρυνσης ή η διάρκεια διατήρησης επηρεάζει μόνο τις αρχικές τιμές της αντοχής κρούσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας γήρανσης μειώνεται και σε μικρότερο βαθμό μετά από θερμική επεξεργασία που αποτελείται μόνο από γήρανση.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι διαδικασίες διαχωρισμού διασποράς, συνένωσης και διάλυσης των θερμοδυναμικά ασταθών σωματιδίων της δεύτερης φάσης συμβαίνουν συνεχώς. Αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν αναγεννητικά, επαναλαμβάνεται κύκλος μετά από κύκλο, επομένως, ανεξάρτητα από το πόσο το κράμα είναι προ-παλαιωμένο και οι διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας είναι περίπλοκες, θα αλλάξει τις ιδιότητές του κατά τη μακροχρόνια έκθεση στη θερμότητα και θα γίνει εύθραυστο ως αποτέλεσμα της σταθερής απελευθέρωση σωματιδίων της φάσης ενίσχυσης και αλλαγές στη δομική κατάσταση.
Θα πρέπει να εστιάσουμε στον αρχικό και απλό τρόπο θερμικής επεξεργασίας κραμάτων που σκληραίνουν με διασπορά θερμής ή ψυχρής παραμόρφωσης, η οποία αποτελείται από απλή γήρανση (χωρίς προ-σκλήρυνση).
Αυτή η λειτουργία σάς επιτρέπει να αποκτήσετε τις καλύτερες ιδιότητες αντοχής και ολκιμότητας σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, καθώς και την υψηλότερη αντοχή στη θερμότητα και αντοχή σε κόπωση σε θερμοκρασίες έως 750 ° C. Επιπλέον, αυτή η λειτουργία παρέχει καλύτερη αντίσταση στη θερμική ευθραυστότητα και αναισθησία στα κοψίματα. Ένα καθεστώς επεξεργασίας που αποτελείται μόνο από τη γήρανση έχει δοκιμαστεί σε ορισμένα κράματα και έχει εισαχθεί με επιτυχία στην παραγωγή. Δεν υπάρχουν ακόμη πληροφορίες για τη χρήση τέτοιων καθεστώτων στο εξωτερικό.
Μια άλλη σημαντική προϋπόθεση για τη διασφάλιση της μακροπρόθεσμης σταθερότητας των κραμάτων είναι η επίτευξη υψηλής θερμικής σταθερότητας των φάσεων ενίσχυσης. Αυτό επιτυγχάνεται περιπλέκοντας τη σύνθεση των φάσεων ενίσχυσης, με την εισαγωγή στο κράμα στοιχείων που περιλαμβάνονται εν μέρει στη σύνθεση της γ’ φάσης ενίσχυσης. Οι πιο αποτελεσματικές φάσεις γ ενίσχυσης - Ni 3 Al και Ni 3 Ti και ο συνδυασμός τους - Ni 3 (A1, Ti) μπορεί να περιπλέκονται από: νιόβιο, ταντάλιο, κασσίτερο, πυρίτιο, μαγνήσιο, βηρύλλιο, ρουθήνιο, μολυβδαίνιο και άλλα στοιχεία που παρέχουν σκλήρυνση με διασπορά κραμάτων νικελίου. Από αυτά, στοιχεία με ελαφρώς μεγαλύτερη ατομική διάμετρο, όπως ο κασσίτερος, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον.
Οι ατομικές διάμετροι ορισμένων στοιχείων που σχηματίζουν φάσεις τύπου γ’ με το νικέλιο είναι οι εξής:
Ανακούφιση από το άγχος.Η σκλήρυνση χρησιμοποιείται συχνά για την ανακούφιση από την πίεση και τη σταθεροποίηση των διαστάσεων των εξαρτημάτων. Οι εσωτερικές τάσεις μπορεί να προκύψουν ως αποτέλεσμα της μηχανικής κατεργασίας, της συγκόλλησης ή κατά τη λειτουργία. Τα τελικά προϊόντα από ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα σκληρύνονται στους 400-700 °C με έκθεση ανάλογα με τις διαστάσεις του προϊόντος. μετά τις διακοπές, αργή ψύξη. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες σκλήρυνσης, αρχίζουν να συμβαίνουν διεργασίες γήρανσης και για πολλά κράματα η σκλήρυνση μπορεί να συνδυαστεί με τη συμβατική γήρανση, επομένως, ως τελική επεξεργασία πριν από τη λειτουργία, συνιστάται η γήρανση, η οποία επιτρέπει την πλήρη απομάκρυνση των εσωτερικών τάσεων.
Νέα έρευνα.Ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας εκδόθηκε στις ΗΠΑ για μια μέθοδο για την αύξηση της σκληρότητας, των χαρακτηριστικών αντοχής, της αντοχής σε ερπυσμό και της αντοχής στη θερμότητα των ωστενιτικών ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων σε νικέλιο, νικέλιο-κοβάλτιο και άλλες βάσεις (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ αρ. 3329535 με ημερομηνία 4 Ιουλίου 1967) . Αυτή η μέθοδος αποτελείται από επεξεργασία διαλύματος με ψύξη αέρα υπό την εφαρμογή υψηλής υδροστατικής πίεσης (10'000-50'000 ΑΤΜ), το οποίο μειώνει αισθητά τη διαλυτότητα του άνθρακα σε στερεό διάλυμα (διατήρηση υπό πίεση 1-10 ελάχ). Ως αποτέλεσμα της υψηλής πίεσης, άτομα άνθρακα ή καρβίδια «συμπιέζονται» από τη μήτρα σε συνεκτικά ιζήματα και διατάσσονται με τη μορφή δικτύου, ενώ τα σωματίδια συνεκτικών φάσεων δεν πέφτουν, ως συνήθως, κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Με την επακόλουθη γήρανση (650-980 °C), τα καρβίδια κατακρημνίζονται γύρω από ομοιόμορφα κατανεμημένους κυτταρικούς σχηματισμούς του στερεού διαλύματος.
Ενδιαφέρον παρουσιάζουν μελέτες που έγιναν στις ΗΠΑ για το κράμα Inconel-718. Η ενίσχυση αυτού του κράματος επιτυγχάνεται με καθίζηση της γ'-φάσης με βάση Ni 3 Nb, η σύνθεση της οποίας αντιστοιχεί στην ένωση Ni 3 (Nb 0,8 Ti 0,2), . Το κράμα Incone1-718 σκληραίνει αργά στη διασπορά και, ως εκ τούτου, είναι υψηλής τεχνολογίας και συγκολλάται καλά. Είναι κατάλληλο για λειτουργία έως 760 °C. Η υψηλή αντοχή του (σ 0,2 έως 120-145 kg/mm 2) σε συνδυασμό με καλή αντοχή στη διάβρωση. Αξιοσημείωτη είναι η χαμηλή θερμοκρασία κανονικοποίησης των 955 °C (βλ. Πίνακα 1), η οποία παρέχει υψηλές τιμές αντοχής. Η επίδραση του νιοβίου στις ιδιότητες αυτού του κράματος είναι ευεργετική και αποτελεσματική. Το τιτάνιο έχει επίσης αυξανόμενη επίδραση στις ιδιότητες του κράματος Inconel-718, όχι λιγότερο από το νιόβιο. Η επίδραση του αλουμινίου είναι λιγότερο σημαντική, προκαλώντας μια ελαφρά αύξηση της αντοχής με μεταβλητό αποτέλεσμα. Το πυρίτιο είναι παρόμοιο σε επιρροή με το νιόβιο με μικρές αποκλίσεις. Στην εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μελετών δυαδικών (Ni+Si) και τριμερών (Ni+Si+Ti) κραμάτων. Ο σχηματισμός της β-φάσης έχει διαπιστωθεί: Ni 3 S και Ni 3 (Si, Ti), σε κράματα που περιέχουν ~12-13% Si και 6-10% Si και 1-4% Ti, αντίστοιχα. Η μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ απέδειξε ότι η φάση Ni 3 (Si, Ti) είναι παρόμοια με τη φάση γ' Ni 3 (Al, Ti). Ni 3 Si, ή β-φάση σε δυαδικά κράματα σχηματίζεται ως αποτέλεσμα μιας περιεκτοειδούς αντίδρασης σε θερμοκρασίες κάτω από 1040 °C. Έχει σημαντική πλαστικότητα, όπως η αντίστοιχη φάση Ni 3 (Si, Ti). Η προσθήκη τιτανίου στο δυαδικό κράμα (~2%) εξαλείφει τον σχηματισμό β-περιτεκτοειδούς και η προκύπτουσα φάση Ni 3 (Si, Ti) έχει το ίδιο σημείο τήξης με την ένωση Ni 3 Ti (1380 °C). Κράματα που περιέχουν πυρίτιο και τιτάνιο στις ενδεικνυόμενες ποσότητες έχουν αρκετά υψηλή αντοχή και ολκιμότητα. Η μέγιστη αντοχή εφελκυσμού και αντοχή διαρροής των χυτών κραμάτων σε θερμοκρασία δωματίου είναι αντίστοιχα: 55-57 και 25-28 kg/mm 2, και η ελάχιστη επιμήκυνση είναι της τάξης του 15-30%.Άλλες ιδιότητες αυτών των κραμάτων διασποράς-σκλήρυνσης δεν δίνονται.
Επιβλαβείς φάσεις.Κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας θερμικής επεξεργασίας ή κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, απελευθερώνονται σ-, μ- και άλλες φάσεις σε πολλά θερμοανθεκτικά κράματα, τα οποία δεν έχουν αυστηρή στοιχειομετρική αναλογία και είναι στερεά διαλύματα μεταβλητής σύστασης. Αυτές οι φάσεις προκαλούν μείωση των πλαστικών ιδιοτήτων των χάλυβα και των κραμάτων. Ο σχηματισμός της σ-φάσης μπορεί να διευκολυνθεί πολύ από χρώμιο, βολφράμιο, μολυβδαίνιο κ.λπ. Μικρές προσθήκες κοβαλτίου (έως 5%) μπορούν να μειώσουν τη διαδικασία σχηματισμού σ. Ταυτόχρονα, είναι μέρος της φάσης ενίσχυσης Ni 3 M και απελευθερώνει χρώμιο σε ένα στερεό διάλυμα. Η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο πάνω από 5% επηρεάζει ενεργά τον σχηματισμό σ, ειδικά όταν υπάρχει ανεπάρκεια χρωμίου στο κράμα. Υπάρχουν μέθοδοι υπολογισμού του χρόνου σχηματισμού της φάσης σ σε κράματα. Αυτοί είναι υπολογισμοί του λεγόμενου σημείου N v - το σημείο πυκνότητας των κενών ηλεκτρονίων, ωστόσο δεν είναι πάντα ακριβείς. Υπάρχουν κράματα που έχουν επικίνδυνο σημείο Nv, αλλά δεν σχηματίζουν σ-φάση. Η φάση σ ανακαλύφθηκε στα κράματα Ud-700, Ud-500, Ud-520, IN-713C και Rene-41. Αν και η φάση σ μείωσε την απόδοση των κραμάτων Ud-700 και IN-100, είχε μικρή ή καθόλου επίδραση στην αντοχή άλλων κραμάτων. Μελέτες χυτών κραμάτων υψηλής αντοχής έχουν αποδείξει ότι η παρουσία της σ-φάσης δεν επηρεάζει τη μείωση των ιδιοτήτων.
Τα κράματα με βάση το νικέλιο αντιστέκονται καλά στην οξείδωση μέχρι θερμοκρασίες 850-950 °C. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες (θερμοκρασίες θέρμανσης για σβέση), οξειδώνονται από την επιφάνεια και κατά μήκος των ορίων των κόκκων, επομένως, για τη θερμική επεξεργασία θερμοανθεκτικών κραμάτων σε υψηλές θερμοκρασίες, σύμφωνα με την εργασία, είναι επιθυμητό να υπάρχουν κλίβανοι κενού ή υδρογόνου . Η ψύξη του μετάλλου στο τέλος της έκθεσης επιτυγχάνεται με χρήση πίδακα αδρανούς αερίου. Εάν η οξείδωση είναι απαράδεκτη, πρέπει να χρησιμοποιούνται φούρνοι με προστατευτική ατμόσφαιρα. Η θέρμανση σε λουτρά αλατιού είναι ανεπιθύμητη, καθώς τα χλωρίδια στο λουτρό μπορούν να αντιδράσουν με τη μεταλλική επιφάνεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης, ακόμη και σε θερμοκρασίες γήρανσης. Οι θερμικοί κλίβανοι παλαίωσης μπορούν να είναι συμβατικοί με ατμόσφαιρα αέρα και να θερμαίνονται με αέριο. Μια αραιή εξώθερμη ατμόσφαιρα είναι σχετικά ασφαλής και οικονομική. Δεν συνιστάται ενδόθερμη ατμόσφαιρα. Εάν η οξείδωση είναι απαράδεκτη, τότε χρησιμοποιείται ατμόσφαιρα αργού. Η ακρίβεια του ελέγχου θερμοκρασίας κατά τη θερμική επεξεργασία πρέπει να είναι μεταξύ 4-5 °C για τα σφυρήλατα κράματα και 8-10 °C για τα χυτά κράματα.
Βιβλιογραφία:
1.
Nazarov E. G., Latyshov Yu. V. Βελτίωση των ιδιοτήτων των θερμοανθεκτικών χάλυβων και κραμάτων που σκληραίνουν στη διασπορά. M., GOOINTI, 1964, Αρ. 23-64-1349/26.
2.
Borzdyka A. M., Tseitlin V. 3. Δομή και ιδιότητες των ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων σε σχέση με τη θερμική επεξεργασία του NTO MASHPROM M., "Machine Building", 1967.
3.
Belikova E.I., Nazarov E.G. “MiTOM”, 1962, Νο. 7.
4.
Betterige W., Franklin A. "J. του Ινστιτούτου Μετάλλων», 1957, v. 85.
5.
Betterridge W. Smith. Μεταλλικά υλικά ανθεκτικά στη θερμότητα. Ξένος εκδοτικός οίκος φωτ., 1958.
6.
Belyatskaya I. S., Livshits B. G. «Ειδήσεις των πανεπιστημίων. Σιδηρομεταλλουργία», 1960, Νο 7.
7.
Estulin G.V. Συμπλήρωμα στο περιοδικό "Steel", 1958.
8.
Livshits D. E., Khimushin F. F. Έρευνα για ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα. Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ, 1957.
9.
Danesi W., Donachie M., Radavich J. “TASM”, 1966, v. 59.
10.
Danesi W., Donachie M. «J. του Ινστιτούτου Μετάλλων», 1969, v. 97.
11.
Cowan T. "J. of Metals», 1968, v. 20, αρ. 11.
12.
Nazarov E. G., Pridantsev M. V. “MiTOM”, 1963, No. 11.
13.
Nazarov E. G. “MiTOM”, 1969, αρ. 8.
14.
Sims S. "J. των μετάλλων», 1966, αρ. 10.
15.
Levin E. E., Pivnik E. M. Προοδευτικές μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας κραμάτων υψηλής αντοχής στη θερμότητα. Σειρά «Επιστήμη μετάλλων και θερμική επεξεργασία». Τομ. 4. Λένινγκραντ, 1963.
16.
Gulyaev A. P., Ustimenko M. Yu, "Izvestia of the USSR Academy of Sciences "Metals", 1966, No. 6.
17.
Ulyanin E. A. “MiTOM”, 1966, Νο. 10.
18.
Ουίλιαμς Κ. «Τζ. του Ινστιτούτου Μετάλλων», 1969, v. Ε7.
19.
Murphy H., Sims C. Beltran A. "J. of Metals», 1968, v. 20, αρ. 11.
20.
Burger J., Hanink D. “Metal Progress” 1967, v. 92, αρ. 1.
21.
Wagner H., Prock J “Metal Progress”, 1967, v. 91, αρ. 3.
22.
Mihalisin I., Bicber C., Grant R. “Trans, of Metallurgical Society of A1ME”, 1968, v. 242.
23.
Khimushin F. F. Ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες και κράματα. Μ. «Μεταλλουργία», 1969.
24.
Ozel M., Nutting I. "J. Ινστιτούτο Σιδήρου και Χάλυβα», 1969, v. 207.
Οι ωστενιτικοί χάλυβες έχουν μια σειρά από ειδικά πλεονεκτήματα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα εργασίας που είναι εξαιρετικά επιθετικά. Είναι αδύνατο να γίνει χωρίς τέτοια κράματα στην ηλεκτρομηχανική, τις βιομηχανίες πετρελαίου και χημικών.
Οι ωστενιτικοί χάλυβες είναι χάλυβες με υψηλό επίπεδο κράματος· κατά την κρυστάλλωση, σχηματίζεται ένα μονοφασικό σύστημα, χαρακτηρίζεται απόκρυσταλλικό πλέγμα με επίκεντρο το πρόσωπο. Αυτός ο τύπος σχάρας δεν αλλάζει ακόμη και όταν εκτίθεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (περίπου 200 βαθμούς Κελσίου). Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει μια άλλη φάση (ο όγκος στο κράμα δεν υπερβαίνει το 10 τοις εκατό). Τότε το πλέγμα θα είναι στο κέντρο του σώματος.
Περιγραφή και χαρακτηριστικά
Οι χάλυβες χωρίζονται σε δύο ομάδες όσον αφορά τη σύνθεση της βάσης τους και την περιεκτικότητα σε στοιχεία κράματος όπως το νικέλιο και το χρώμιο:
- Συνθέσεις με βάση σίδηρο: νικέλιο 7%, χρώμιο 15%; συνολικός αριθμός προσθέτων - έως 55%.
- Συνθέσεις νικελίου και σιδήρου-νικελίου. Στην πρώτη ομάδα, η περιεκτικότητα σε νικέλιο ξεκινά από 55% και περισσότερο, και στη δεύτερη - από 65 και περισσότερο τοις εκατό σιδήρου και νικελίου σε αναλογία 1:5.
Χάρη στο νικέλιο, είναι δυνατό να επιτευχθεί αυξημένη ολκιμότητα, αντοχή στη θερμότητα και δυνατότητα κατασκευής του χάλυβα και με τη βοήθεια του χρωμίου - δίνωαπαιτείται αντοχή στη διάβρωση και στη θερμότητα. Και η προσθήκη άλλων συστατικών κραμάτων θα καταστήσει δυνατή την απόκτηση κραμάτων με μοναδικές ιδιότητες. Τα εξαρτήματα επιλέγονται σύμφωνα με τον σκοπό εξυπηρέτησης των κραμάτων.
Για κράμα χρησιμοποιείται κυρίως:
- Λιπάσματα που σταθεροποιούν τη δομή των ωστενιτών: βανάδιο, βολφράμιο, τιτάνιο, πυρίτιο, νιόβιο, μολυβδαίνιο.
- Ωστενοποιητές που αντιπροσωπεύονται από άζωτο, άνθρακα και μαγγάνιο.
Όλα τα αναφερόμενα συστατικά βρίσκονται όχι μόνο σε περίσσεια φάσεων, αλλά και σε στερεό διάλυμα χάλυβα.
Κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση και τις αλλαγές θερμοκρασίας
Μια μεγάλη γκάμα προσθέτων σας επιτρέπει να δημιουργείτε ειδικούς χάλυβες που θα εφαρμοστείγια την κατασκευή δομικών στοιχείων και θα λειτουργεί σε κρυογονικά, υψηλές θερμοκρασίες και διαβρωτικά περιβάλλοντα. Επομένως, οι συνθέσεις χωρίζονται σε τρεις τύπους:
- Ανθεκτικό στη θερμότητα και ανθεκτικό στη θερμότητα.
- Ανθεκτικό στη διάβρωση.
- Ανθεκτικό σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Τα ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα δεν καταστρέφονται από χημικά σε επιθετικά περιβάλλοντα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε θερμοκρασίες έως +1150 βαθμούς. Κατασκευάζονται από:
- Στοιχεία αγωγών αερίου;
- Εξαρτήματα φούρνου;
- Συστατικά θέρμανσης.
Οι ανθεκτικές στη θερμότητα ποιότητες μπορούν να αντιστέκονται στην καταπόνηση σε υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να χάνουν τα υψηλά μηχανικά χαρακτηριστικά. Κατά την κράμα, χρησιμοποιούνται μολυβδαίνιο και βολφράμιο (μέχρι 7% μπορεί να διατεθεί για κάθε προσθήκη). Το βόριο χρησιμοποιείται για την άλεση σιτηρών σε μικρές ποσότητες.
Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες (ανθεκτικοί στη διάβρωση) χαρακτηρίζονται από χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (όχι περισσότερο από 0,12%), νικέλιο (8−30%), χρώμιο (έως 18%). Πραγματοποιείται θερμική επεξεργασία (σκλήρυνση, σκλήρυνση, ανόπτηση). Είναι σημαντικό για τα προϊόντα από ανοξείδωτο χάλυβα, επειδή καθιστά δυνατή την καλή αντοχή σε διάφορα επιθετικά περιβάλλοντα - όξινο, αέριο, αλκαλικό, υγρό μέταλλο σε θερμοκρασίες 20 βαθμών και άνω.
Οι ανθεκτικές στο κρύο ωστενιτικές συνθέσεις περιέχουν 8–25% νικέλιο και 17–25% χρώμιο. Χρησιμοποιούνται σε κρυογονικές μονάδες, αλλά το κόστος παραγωγής αυξάνεται σημαντικά, επομένως χρησιμοποιούνται πολύ περιορισμένα.
Ιδιότητες θερμικής επεξεργασίας
Οι θερμοανθεκτικές και ανθεκτικές στη θερμότητα ποιότητες μπορούν να υποβληθούν σε διαφορετικούς τύπους θερμικών επεξεργασιών για να αυξήσουν τις ευεργετικές ιδιότητες και να τροποποιήσουν την υπάρχουσα δομή των κόκκων. Μιλάμε για τον αριθμό και την αρχή της κατανομής των διασκορπισμένων φάσεων, το μέγεθος των ίδιων των μπλοκ και των κόκκων και τα παρόμοια.
Η ανόπτηση τέτοιου χάλυβα βοηθά στη μείωση της σκληρότητας του κράματος (μερικές φορές αυτό είναι σημαντικό κατά τη λειτουργία), καθώς και στην εξάλειψη της υπερβολικής ευθραυστότητας. Κατά τη διαδικασία επεξεργασίας, το μέταλλο θερμαίνεται στους 1200 βαθμούς για 30-150 λεπτά και στη συνέχεια απαραίτητηΨύξτε όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Τα κράματα με σημαντική ποσότητα στοιχείων κράματος συνήθως ψύχονται σε λάδια ή σε ανοιχτό αέρα, ενώ τα πιο απλά κράματα ψύχονται σε συνηθισμένο νερό.
Συχνά πραγματοποιείται διπλή σκλήρυνση. Πρώτον, η πρώτη κανονικοποίηση των συνθέσεων πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 1200 μοιρών, ακολουθούμενη από μια δεύτερη κανονικοποίηση στους 1100 βαθμούς, η οποία επιτρέπει μια σημαντική αύξηση των πλαστικών και ανθεκτικών στη θερμότητα ιδιοτήτων.
Αυξημένη θερμική αντοχή και μηχανική αντοχή μπορούν να επιτευχθούν μέσω της διαδικασίας διπλής θερμικής επεξεργασίας (σκλήρυνση και γήρανση). Πριν από τη λειτουργία, πραγματοποιείται τεχνητή γήρανση όλων των ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων (δηλαδή, σκληρύνονται με διασπορά).