Avstenitno nerjavno jeklo. Visokolegirana avstenitna jekla in zlitine. Izdelki iz ausnitnih jekel
Avstenitna toplotno odporna jekla se uporabljajo za izdelavo motornih ventilov, lopatic plinskih turbin in drugih "vročih" delov reaktivnih motorjev - predvsem za delovanje pri 600-700 ° C.
Vsa avstenitna toplotno odporna jekla vsebujejo velike količine kroma in niklja ter dodatke drugih elementov.
Avstenitna toplotno odporna jekla imajo številne skupne lastnosti - visoko toplotno odpornost in odpornost na luske, visoko duktilnost, dobro varljivost in velik koeficient linearne ekspanzije. Vendar pa so v primerjavi s perlitnimi in martenzitnimi jekli tehnološko manj napredna: obdelava in rezanje teh zlitin je težavna; zvarni šiv ima povečano krhkost; Grobozrnate strukture, ki nastane kot posledica pregrevanja, ni mogoče popraviti s toplotno obdelavo, saj v teh jeklih ni fazne rekristalizacije. V območju 550–600 °C ta jekla pogosto postanejo krhka zaradi izločanja različnih faz vzdolž meja zrn.
Avstenitna jekla lahko razdelimo v dve skupini:
1) niso utrjeni s toplotno obdelavo, tj. niso nagnjeni k disperzijskemu utrjevanju (pogojno jih imenujemo homogeni, čeprav dejansko vsebujejo druge faze, vendar v količinah, ki ne povzročajo močnega učinka staranja):
2) utrjeno s toplotno obdelavo in uporabljeno po utrjevanju + popuščanju. Ojačitev nastane zaradi izločanja karbidne, karbonitridne ali intermetalne faze. Sposobnost staranja je posledica prisotnosti nekaterih elementov (razen kroma in niklja) v količinah, ki presegajo mejo topnosti.
Krom in nikelj sta glavni legirni komponenti teh jekel. Prvi določa odpornost na skalo, nikelj pa stabilnost avstenita. Pri pomanjkanju niklja je možna delna tvorba α-faze, kar poslabša toplotno odpornost.
Sestava najpomembnejših avstenitnih toplotno odpornih jekel je podana v tabeli. 67. Jekla prve (homogene) skupine se uporabljajo kot toplotno odporna in nerjavna jekla, zato jih bomo podrobneje opisali v naslednjem poglavju, tu pa se bomo omejili na podatke o njihovi skalni odpornosti in toplotni odpornosti (glej preglednici 68, 69).
Dolgotrajna izpostavljenost delovnim temperaturam (500-700 °C) povzroči krhkost jekla zaradi sproščanja odvečnih faz vzdolž meja zrn (slika 336) in tvorbe tako imenovane -faze (sigmatizacija), ki je intermetalna spojina tip Te transformacije potekajo zelo počasi.
Jekla druge skupine so za razliko od prve nestabilna in nagnjena k strjevanju zaradi razgradnje trdne raztopine (viskoznost se zmanjša).
Toplotna obdelava teh jekel je sestavljena iz kaljenja pri 1050-1100 °C v vodi in popuščanja - staranja pri 600-750 °C. To popuščanje – staranje povzroči povečanje trdote zaradi
Tabela 67. (glej skeniranje) Sestava avstenitnih toplotno odpornih jekel (GOST 5632-72), %
riž. 336. Mikrostruktura avstenitnega toplotno odpornega jekla, a - po utrjevanju; b - po staranju pri 650 °C
disperzijsko utrjevanje: med staranjem se odvečne faze sproščajo predvsem vzdolž meja zrn (glej sliko 336).
Seveda je namen takšne toplotne obdelave povečati toplotno odpornost; Avstenitna jekla druge skupine imajo toplotno odpornost
višji od homogenih avstenitnih jekel, kar je razloženo s fino porazdelitvijo druge faze, vendar je to prednost le za kratko življenjsko dobo; v dolgi življenjski dobi presežna utrjevalna faza koagulira, nato pa lahko homogene zlitine po toplotni odpornosti presežejo zlitine, ki se utrjujejo z izločanjem.
To je razvidno iz primerjave podatkov v tabeli. 68 in 69.
Tabela 68. (glej sken) Lastnosti nekaterih avstenitnih jekel (homogenih)
Tabela 69. (glej skeniranje) Toplotno odporne lastnosti nekaterih avstenitnih jekel, ki se utrjujejo z izločanjem
Poleg teh jekel za bolj ali manj splošne namene obstajajo avstenitna toplotno obstojna jekla za ožje namene: za ulite dele z visoko odpornostjo na kamenec (deli peči, na primer retorte), pločevinasto oblogo, ki je izpostavljena segrevanju itd.
Sestave nekaterih od teh posebnih zlitin, odpornih na vročino in na lestvico, ki kažejo njihovo odpornost na lestvico, so podane v tabeli. 62.
Jeklo, legirano s kromom, nikljem in manganom, ki obdrži strukturo γ-trdne raztopine (avstenita), ko se ohladi z visokih temperatur na sobno temperaturo in nižje. Za razliko od feritnega nerjavnega jekla je avstenitno nerjavno jeklo nemagnetno, ima zmerno trdoto in trdnost, nizko mejo tečenja in visoko duktilnost. Svetniki (b in d) 50%). V zvezi z avstenitnim nerjavnim jeklom je kaljenje termična operacija. obdelava, ki fiksira avstenitno strukturo. Kadar je vsebnost niklja ali mangana v jeklu nezadostna za nastanek popolnoma avstenitne strukture, dobimo vmesne strukture: avstenit + ferit, avstenit + martenzit itd. V jeklu sistema Fe-Cr-Mn je zaradi manjše učinkovitosti mangana pri tvorbi avstenitne strukture je bolj razvit avstenit + ferit ali avstenit-4-martenzit.
Povečanje vsebnosti kroma, uvedba titana, niobija, silicija, tantala, aluminija in molibdena prispeva k nastanku feritne faze. Povečanje vsebnosti niklja in uvedba dušika, ogljika in mangana, nasprotno, prispevata k razširitvi območja obstoja avstenita in njegovi večji stabilnosti. Legirni elementi glede na učinkovitost njihovega vpliva na tvorbo avstenita so nameščeni v naslednjem vrstnem redu. zaporedja (ki označujejo pogojne koeficiente): ogljik (30), dušik (26), nikelj (1), mangan (0,6-0,7), baker (0,3). Elementi, ki tvorijo ferit: aluminij (12), vanadij (11), titan (7,2-5), silicij (5,2), niobij (4,5), molibden (4,2), tantal (2,8), volfram (2,1), krom (1) ).
Dolgotrajno segrevanje nerjavečega avstenitnega jekla pri 700-900 ° ali počasno ohlajanje zaradi visokih temperatur povzroči nastanek trde in krhke intermetalne svinčene faze, kar lahko povzroči zelo močno izgubo viskoznosti. Ogrevanje jekla nad 900° odpravi ta pojav in zagotovi prehod krhke a-faze v trdno raztopino. Izločanje a-faze se lahko pojavi neposredno iz avstenita ali iz ferita, ki nastane po transformaciji u-N.a.s., ki ima v svoji strukturi 0-fazo, bolj nagnjen k pokanju zaradi toplotnih sprememb. Posledično se poveča stopnja učinkovitosti vpliva legirnih elementov na znižanje temperature martenzitne transformacije. vrstni red: silicij (0,45), mangan (0,55), krom (0,68), nikelj (1), ogljik ali dušik (27).
Sprostitev karbidov iz trdne raztopine (avstenita) povzroči spremembo koncentracije legirnih elementov v njej, kar lahko povzroči delno strukturno preobrazbo in spremembo magnetizma, zlasti v zlitinah, ki ležijo blizu meje med območji y ~ in a-faze. Ta transformacija poteka pretežno vzdolž meja zrn, kjer je trdna raztopina najbolj osiromašena z ogljikom in kromom, zaradi česar je jeklo nagnjeno k interkristalni koroziji. Ko je izpostavljeno agresivnim okoljem, se takšno jeklo hitro pokvari, in močneje, večja je vsebnost ogljika.
Nerjavno avstenitno jeklo vmesne skupine (00X18N10, 00X17G9AN4, 0X17N5G9BA) za kratek čas. segrevanje 5-30 minut. ni zelo nagnjen k interkristalni koroziji. To omogoča varjenje brez nevarnosti interkristalne korozije v zvarnem spoju in termičnem območju. vpliv, če se izvede dovolj hitro.
Trdnost krom-nikljevega jekla je mogoče znatno povečati z delovnim utrjevanjem med hladnim valjanjem, vlečenjem in žigosanjem. V tem primeru lahko Bb doseže 120 kg!mm2 za pločevino in trak, 0O.2 se poveča na 100-120 kg!mm2 za plastiko. lastnosti padejo s 50-60 % na 10-18 %. Vendar pa ta rezerva plastičnosti zadostuje za izdelavo delov. Za žico se poveča na 180-260 kg!mm2. V primerjavi z nerjavnim feritnim in polferitnim jeklom
Krom-nikljeva jekla tipa 18-8 (00Х18Н10, 0Х18Н10, Х18Н9, 2Х18Н9). Uporabljajo se jekla z nizko vsebnostjo ogljika (00Х18Н10 in 0Х18Н10). prir. kot elektrodna žica za varjenje. Nižja kot je vsebnost ogljika v varilni žici, večja je korozija. vzdržljivost zvara. Jekla Kh18N9 in 2Kh18N9 imajo močno nagnjenost k interkristalni koroziji tudi za kratek čas. segrevanje v območju zmernih temperatur, zato se deli po varjenju utrdijo v avstenitno strukturo. V glavnem Jekla X18N9 in 2X18N9 se uporabljajo v hladno utrjenem stanju za izdelavo letalskih in avtomobilskih delov visoke trdnosti, spojenih s točkovnim ali valjčnim električnim varjenjem.
Krom-mangan-nikelj jeklo Kh14G14N z vsebnostjo kroma 12-14% je nagnjeno k medkristalni koroziji med varjenjem in po segrevanju v nevarnem temperaturnem območju. Uporablja se za dele opreme, ki zahtevajo visoko duktilnost in nemagnetne lastnosti. korozija vzdržljivost je blizu 12-14% kromovih jekel. Po utrjevanju je po trdnosti boljši od jekla tipa 18-8. Zadovoljivo varjeno ročno in avtomatsko. valjčno in točkovno varjenje z polnilno žico iz kromnikljevega jekla tipa 18-8. Toplotna Obdelava jekla po varjenju (razen točkovne obdelave) je določena glede na vsebnost ogljika z metodo kontrolnih preskusov zvarjenih vzorcev za interkristalno korozijo v skladu z GOST 6032-58.
Jeklo 2Х13Г9Н4 se uporablja za izdelavo konstrukcij visoke trdnosti, Ch. prir. iz hladno valjanih profilov. trakovi. Trdnost in trdota tega jekla se pri hladni deformaciji povečata hitreje kot pri krom-nikljevem jeklu tipa 18-8. Zato pri hladnem valjanju trakov ne smemo dovoliti velikih deformacij, da bi se izognili čezmerni izgubi duktilnosti.
To jeklo deluje zanesljivo v globokih hladnih pogojih in se pogosto uporablja v prehrambeni industriji. Ohranja visoko mehansko St. do 450°. Je nagnjen k interkristalni koroziji, zato služi kot Ch. prir. za izdelavo delov, katerih povezava se izvaja s točkovnim ali valjčnim varjenjem. Iz istega razloga med toplotno pri obdelavi hladno valjanih trakov je treba uporabiti višje ravni. hitrost hlajenja.
X rum-mangan-nikelj jekla z vsebnostjo kroma 17-19% in dodatkom dušika (X17AG14 in X17G9AN4) imajo visoko odpornost na atmosfersko korozijo in v oksidativnih okoljih. Za dele, izdelane z obločnim, argonsko-oločnim, plinskim in vodikovim atomskim varjenjem, je treba uporabiti jeklo z nizko vsebnostjo ogljika (0,03-0,05%) in strogo nadzorovati postopek, da se izognemo pojavu nagnjenosti k interkristalni koroziji v varjenih izdelkih. sklepov. Za dele, izdelane s točkovnim ali valjčnim varjenjem, in dele, ki so po varjenju izpostavljeni toplotnemu šoku. obdelavo, kot tudi za dele, ki delujejo v atm. pogojih je mogoče uporabiti jeklo te vrste z višjo vsebnostjo ogljika.
Krom-nikljeva jekla tipa 18-8 z dodatki titana ali niobija (Х18Н9Т, Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, 0Х18Н12Т, 0Х18Н12Б). Dodatki titana ali niobija zmanjšajo občutljivost jekla na interkristalno korozijo. Titan in niobij tvorita stabilne karbide, kot sta TiC in NbC, medtem ko krom, ki je uporaben za povečanje odpornosti proti koroziji, ni del karbidov in ostane v trdni raztopini. Titan se vnese v jeklo 4-5,5-krat več, niobij pa 8-10-krat več kot ogljik. Ko je vsebnost titana ali niobija glede na ogljik na spodnji meji, jeklo ni vedno odporno na interkristalno korozijo, zlasti v pogojih dolge življenjske dobe delov pri zmernih temperaturah (500-800 °). To je posledica vpliva dušika, ki je vedno prisoten v jeklu, ki veže del titana v nitride, ter vpliva toplotne obdelave. Pregrevanje jekla med termičnim obdelava (nad 1100°) ali varjenje velja za škodljivo, zlasti v primerih, ko je razmerje med titanom in ogljikom na spodnji meji po formuli Ti ^5 (%G -0,02). V tem primeru jeklo 1Kh18N9T, utrjeno pri temperaturah nad 1150 °, postane nagnjeno k interkristalni koroziji. Pri normativih toplotni režimi. predelave (kaljenje od 1050°) in za kratek čas. pri segrevanju je potrebno, da je razmerje med titanom ali niobijem in ogljikom vsaj 5 oziroma 10. Za trajanje in delovanje delov pri 500-750° je pomembno, da so ta razmerja za titan vsaj 7-10 in 12 za niobij. Da bi zmanjšali dovzetnost jekla za interkristalno korozijo, je priporočljivo močno zmanjšati vsebnost ogljika na 0,03-0,05%. Odpornost proti koroziji zvarnih spojev iz jekla te vrste je odvisna od vsebnosti titana in ogljika v osnovi. kovinski in zvarni zvar. Ker Titan med varjenjem močno izgori, zato se za elektrode uporabljajo posebne. prevleke, ki vsebujejo titan v obliki fero-titana za kompenzacijo izgube titana v polnilni žici. Najpogosteje polnilna žica iz krom-nikljevega jekla tipa 18-8 brez titana, vendar z zelo nizko (^0,06%) vsebnostjo ogljika (jekla 0Х18Н9 in 00Х18Н10) ali elektrode iz jekla tipa 18-12 z niobijem (0Х18Н12Б) so uporabljeni. V zvarnih spojih iz jekla 1Х18Н9Т, ki delujejo v okoljih, ki vsebujejo dušik, se lahko pojavi nožna korozija zaradi povečane (>0,06%) vsebnosti ogljika v jeklu. Zato so deli opreme za proizvodnjo dušikove kisline izdelani iz jekla 0Х18Н10Т z vsebnostjo ogljika 0,06%. Poleg tega ima takšno jeklo višjo splošno odpornost proti koroziji.
V navarjenem zvaru zvarnega spoja med jeklom in titanom, ki ima dvofazno strukturo (y+a), je pri dolgotrajnem segrevanju v območju zmernih temperatur (650-800°) možna transformacija -^a, daje zvaru visoko krhkost. Za obnovitev žilavosti zvara in povečanje korozije. Za obstojnost je priporočljivo uporabiti stabilizator pri temperaturi 850-900°. Prav tako je zelo uporaben za odstranjevanje utrjevanja in odpravljanje razpok zaradi napetostne korozije v vrelem magnezijevem kloridu in drugih okoljih, ki vsebujejo klorove ione.
Krom-mangan-nikelj jeklo z dodatkom niobija 0Kh17N5G9BA ima višjo odpornost na interkristalno korozijo in visoko korozijo. odpornost v zvarnih spojih, ki delujejo v dušikovem plinu. Jeklo nima popolne odpornosti proti interkristalni koroziji pri dolgotrajni izpostavljenosti nevarnim temperaturam, kaže nagnjenost k interkristalni koroziji po dolgotrajnem segrevanju pri 500-750 ° (slika 7). Pri visokih temperaturah ima približno enake mehanske lastnosti. Svetniki, da so krom-nikljeva jekla tipa 18-8.
Jeklo Kh14G14NZT ima višjo trdnost in visoka duktilnost, ni nagnjena k interkristalni koroziji in se lahko uporablja za izdelavo varjenih delov brez naknadne toplotne obdelave. obravnavati. Mehanski Lastnosti tega jekla lahko povečamo s hladnim valjanjem. Segrevanje v temperaturnem območju 500-700° ne spremeni mehanskih lastnosti. St. jeklo pri sobnih temperaturah. Jeklo se proizvaja v obliki palic, pločevin in trakov in se lahko dobro vari z vsemi vrstami varjenja z uporabo jeklene varilne žice tipa 18-8 brez ali z niobijem.
Krom-nikelj-molibden jeklaХ17Н13М2Т in X 17H 13M 3T se uporabljata pri izdelavi opreme za proizvodnjo umetnin, gnojil, v industriji pisarniškega materiala, v kemični industriji. strojništvo in industrija rafiniranja nafte. Jekla kažejo visoko korozijsko odpornost na žveplo, vreli fosfor, mravljinčno in ocetno kislino ter jekla z visoko vsebnostjo molibdena - v vročih raztopinah belilnega apna. Jekla z visoko vsebnostjo ogljika (>0,07%) postanejo med varjenjem in počasnim ohlajanjem, pa tudi v pogojih dolgotrajnega segrevanja v zmernem območju temperature, nagnjena k interkristalni koroziji.
Krom-nikelj-molibden jekla je mogoče dobro variti z uporabo polnilne žice enake sestave kot varilni material.
Krom-nikelj-molibden jeklo Zahvaljujoč dodatku molibdena in visoki vsebnosti niklja ima 0Х23Н28М2Т visoko korozijsko odpornost v razredčenih raztopinah žveplove kisline (do 20%) pri temperaturi, ki ne presega 60 ° C, fosforne kisline, ki vsebuje fluoridne spojine, in drugih zelo agresivnih okoljih. Uporablja se v strojnih delih za proizvodnjo umetnin in gnojil. Po utrjevanju v avstenit ima jeklo zmerno trdnost in visoko duktilnost ter dobro varljivost. Kljub vsebnosti titana postane jeklo po kratkem času nagnjeno k interkristalni koroziji. segrevanje pri 650°, če je razmerje med vsebnostjo titana in vsebnostjo ogljika manjše od 7.
Tehnološke lastnosti nerjavnega avstenitnega jekla so povsem zadovoljive, tlačna obdelava se izvaja pri 1150-850 °, pri jeklih z bakrom pa je območje vroče obdelave zoženo (1100-900 °). Nerjavno avstenitno jeklo je pri visokih temperaturah manj nagnjeno k rasti zrn kot martenzitna in feritna jekla. Pri sobni temperaturi N.a.s. ima visok koeficient. linearna ekspanzija, ki narašča z naraščajočo temperaturo ogrevanja, in zmanjšan koeficient. toplotna prevodnost. Vendar pa je pri visokih temperaturah razlika med a in q N.a.s. in feritnega jekla se zmanjša. Zato je ogrevanje N.a.s. pri nižjem Temperature je treba izvajati počasi, pri visokih temperaturah (nad 800 °) - hitro.
Lit.: Khimushin F.F., Nerjavna jekla, M., 1963; njegov, »Kakovostno jeklo«, 1934, št. 4; 1935, št. 1;
XImushin F. F. in Kurova O. I., prav tam, 1936, št. 6; Khimushin F. F. 2 Ratner S. I., Rudbakh Z. Ya., »Jeklo«, 1939, št. 8, str. 40; Medovar B.I., Varjenje krom-nikljevih avstenitnih jekel, 2. izdaja, Kijev - M., 1958; Metalurgija in toplotna obdelava jekla. Imenik, 2. izdaja, zvezek 2, M., 1962;
Schaeffler
A.
L., «
Kovina
Progr.", 1949,v. 56, št. 5, r. 680;ObjaviS. V., E, b e g 1 lW.
S., «
Trans.
Amer. Soc. Kovine", 1947, v. 39, str. 868; Simpozij o naravi, pojavljanju in učinkih sigma faze, Phil., 1951 (ASTM. Special techn. publ, št. 110); Simpozij o ocenjevalnih testih za nerjavna jekla, , 1950 (ASTM. Special techn. publ., št. 93); Rosenberg S. J., D a r r J. H., »Trans. Amer. Soc. Kovine", 1949, v. 41, str. 1261; K r 1 v o b o k V. N., Linkoln R. A., ibid., 1937, v. 25, št. 3.
jekla delimo na avstenitna, avstenitno-feritna, avstenitno-martenzitna
www..htm
Obstoječa avstenitna visokolegirana jekla in zlitine se razlikujejo po vsebnosti glavnih legirnih elementov - kroma in niklja ter po sestavi legirane osnove. Visokolegirana avstenitna jekla se štejejo za zlitine na osnovi železa, legirane z različnimi elementi v količinah do 55%, v katerih vsebnost glavnih legirnih elementov - kroma in niklja - običajno ni višja od 15 oziroma 7%. Avstenitne zlitine vključujejo zlitine železa in niklja z vsebnostjo železa in niklja več kot 65 % z razmerjem med nikljem in železom 1:1,5 in zlitine niklja z vsebnostjo niklja najmanj 55 %.
Avstenitna jekla in zlitine so razvrščene
- glede na legirni sistem,
- strukturni razred,
- lastnosti
- in uradni namen.
Visokolegirana jekla in zlitine so najpomembnejši materiali, ki se pogosto uporabljajo v kemični, naftni, energetski in drugih industrijah za izdelavo konstrukcij, ki delujejo v širokem temperaturnem območju. Zaradi visokih mehanskih lastnosti pri temperaturah pod ničlo se visokolegirana jekla in zlitine v številnih primerih uporabljajo kot hladno odporna jekla. Ustrezen izbor legirnih elementov določa lastnosti in glavni uporabni namen teh jekel in zlitin (Tabele 1 – 3).
Značilna lastnost korozijsko odpornih jekel je nizka vsebnost ogljika (ne več kot 0,12%). Z ustreznim legiranjem in toplotno obdelavo imajo jekla visoko korozijsko odpornost pri 20 °C in povišanih temperaturah tako v plinskem okolju kot v vodnih raztopinah kislin, alkalij in tekočih kovinskih medijev.
Toplotno odporna jekla in zlitine imajo visoke mehanske lastnosti pri povišanih temperaturah in sposobnost dolgotrajnega prenašanja toplotnih obremenitev. Da bi zagotovili te lastnosti, so jekla in zlitine legirane z ojačitvenimi elementi - molibdenom in volframom (vsak do 7%). Pomemben legirni dodatek, uveden v nekatera jekla in zlitine, je bor, ki spodbuja prečiščenost zrn.
Toplotno odporna jekla in zlitine so odporne na kemično uničenje površine v plinskih okoljih pri temperaturah do 1100-1150 °C. Običajno se uporabljajo za manj obremenjene dele (grelni elementi, armature peči, plinovodni sistemi itd.). Visoka odpornost teh jekel in zlitin na lestvico je dosežena z legiranjem z aluminijem (do 2,5%) in silicijem, ki prispevata k ustvarjanju močnih in gostih oksidov na površini delov, ki ščitijo kovino pred stikom s plinastim okoljem.
Glede na legirni sistem so avstenitna jekla razdeljena na dve glavni vrsti: krom-nikelj in krom-mangan. Obstajajo tudi krom-nikelj-molibdenova in krom-nikelj-manganova jekla.
Glede na osnovno strukturo, ki jo dobimo s hlajenjem na zraku, ločimo naslednje razrede avstenitnih jekel: avstenitno-martenzitna, avstenitno-feritna, avstenitna.
Zlitine na osnovi železa in niklja (z vsebnostjo niklja več kot 30%) in nikljeve baze imajo stabilno avstenitno strukturo in nimajo strukturnih transformacij, ko se ohladijo na zraku. Trenutno so avstenitno-boridna jekla in zlitine Kh15N15M2BR1 (EP380), Kh25N20S2R1 (EP532), KhN77SR1 (EP615) in avstenitna z visoko vsebnostjo kroma KhN35VYu (EP568), KhN50 (EP668), katerih glavna struktura vsebuje avstenit in borid ali krom-nikelj eutec, se uporabljajo tudi tične faze oz.
Po ustrezni toplotni obdelavi imajo visokolegirana jekla in zlitine visoke trdnostne in plastične lastnosti (tabela 4). Za razliko od ogljikovih jekel ta jekla pridobijo povečane plastične lastnosti pri kaljenju. Strukture visokolegiranih jekel so raznolike in odvisne ne le od njihove sestave, ampak tudi od načinov toplotne obdelave, stopnje plastične deformacije in drugih dejavnikov.
Položaj faznih območij na faznih diagramih je določen predvsem v obliki psevdobinarnih presekov sistema železo-krom-nikelj ali železo-krom-mangan (slika 1). Zlitine železa, kroma in niklja imajo takoj po strjevanju trdne raztopine naslednjih vrst: α in γ in heterogeno območje mešanih trdnih raztopin α + γ . Stabilnost avstenita je določena z bližino sestave do meje α - In γ -regije Nestabilnost se lahko pokaže pri segrevanju na zmerne temperature in kasnejšem ohlajanju, ko se s hitrim ohlajanjem utrjena avstenitna struktura delno spremeni v martenzitno. Povečanje vsebnosti niklja v teh zlitinah prispeva k znižanju temperature γ → α (M)-transformacije (slika 2).
riž. 1. Navpični odseki faznih diagramov železo–krom–nikelj (a) in železo–krom–mangan (b)
riž. 2. Spremembe temperature martenzitne transformacije zlitin železo-krom-nikelj glede na legiranje
Nestabilnost se kaže pri hladni deformaciji, ko jekla tipa 18-8 glede na stopnjo deformacije spremenijo svoje magnetne in mehanske lastnosti (slika 3). Poleg tega lahko nestabilnost avstenitnih jekel povzroči sproščanje karbidov iz trdne raztopine ob spremembi temperature, ki jo spremlja sprememba koncentracije ogljika in kroma. To povzroči porušitev ravnotežnega stanja in pretvorbo avstenita v ferit in martenzit predvsem ob mejah zrn, kjer je opaziti največjo osiromašenost kroma in ogljika v trdni raztopini.
riž. 3. Sprememba mehanskih lastnosti krom-nikljevega jekla (18% Cr, 8% Ni, 0,17% C) glede na stopnjo hladne deformacije (stiskanja)
V trikomponentnem sistemu zlitin železo-krom-mangan po strjevanju nastane neprekinjen niz trdnih raztopin z γ -mreža in pri nadaljnjem ohlajanju, odvisno od sestave zlitine, pride do različnih alotropskih transformacij. Mangan je eden od elementov, ki se širi γ - in je v tem pogledu podoben niklju. Z zadostnimi koncentracijami mangana (>15 %) in kroma (<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.
Pri kristalizaciji kromnikljevih jekel začnejo iz taline najprej izpadati kristali kromnikljevega ferita, ki ima mrežo δ-železa (slika 4). Ko se ohladijo, kristali δ-ferita tvorijo krom-nikelj avstenit, ki ima mrežo γ -železo, jeklo pa pridobi avstenitno strukturo. Ogljik v avstenitno-feritnih in avstenitnih jeklih pri temperaturah nad črto J.E. je v trdni raztopini in v obliki intersticijskih faz. Počasno ohlajanje jekla pod črto J.E. vodi do sproščanja ogljika iz trdne raztopine v obliki kemične spojine - kromovih karbidov tipa Cr 23 C 6, ki se nahajajo predvsem vzdolž meja zrn. Nadaljnje hlajenje pod črto S.K. spodbuja izločanje sekundarnega ferita vzdolž meja zrn. Tako ima jeklo pri počasnem ohlajanju na 20 °C ustenitno strukturo s sekundarnimi karbidi in feritom.
riž. 4. Psevdobinarni fazni diagram v odvisnosti od vsebnosti ogljika za zlitino 18 % Cr, 8 % Ni, 74 % Fe
Med hitrim ohlajanjem (kaljenjem) razpad trdne raztopine nima časa, da pride do razgradnje, avstenit pa se fiksira v prenasičenem in nestabilnem stanju.
Količina izločenih kromovih karbidov ni odvisna le od hitrosti ohlajanja, ampak tudi od količine ogljika v jeklu. Ko je njegova vsebnost manjša od 0,02 - 0,03 %, to je pod mejo njegove topnosti v avstenitu, ves ogljik ostane v trdni raztopini. V nekaterih sestavah avstenitnih jekel lahko pospešeno ohlajanje vodi do fiksacije primarnega δ-ferita v strukturi, kar preprečuje vroče razpoke.
Sprememba vsebnosti legirnih elementov v jeklu vpliva na položaj faznih območij. Krom, titan, niobij, molibden, volfram, silicij, vanadij, ki so gnojila, prispevajo k pojavu feritne komponente v jekleni strukturi. Nikelj, ogljik, mangan in dušik ohranjajo avstenitno strukturo. Vendar sta glavna legirna elementa v obravnavanih jeklih krom in nikelj. Glede na njihovo razmerje se jekla včasih delijo na jekla z majhno (%Ni/%Cr)≤1 in veliko (%Ni/%Cr)>1 avstenitno rezervo.
V avstenitnih krom-nikljevih jeklih, legiranih s titanom in niobijem, ne nastajajo samo kromovi karbidi, temveč tudi titanovi in niobijevi karbidi. Ko je vsebnost titana Ti > [(%C–0,02)*5] ali niobija Nb > (%C*10), se lahko ves prosti ogljik (nad mejo njegove topnosti v avstenitu) sprosti v obliki titana ali niobija. karbidi in avstenitno jeklo postane manj nagnjeno k interkristalni koroziji. Izločanje karbidov poveča trdnost in zmanjša plastične lastnosti jekel. Ta lastnost karbidov se uporablja za karbidno kaljenje toplotno odpornih jekel, ki se izvaja v kombinaciji z intermetalnim kaljenjem z delci Ni 3 Ti; Ni 3 (Al, Ti), Fe 2 W, (N, Fe) 2 Ti itd. Intermetalne spojine vključujejo tudi σ-fazo, ki nastane v krom-nikljevih jeklih med dolgotrajnim segrevanjem ali počasnim ohlajanjem pri temperaturah pod 900 - 950 °C. Ima omejeno topnost v α - In γ -trdne raztopine in se sprošča predvsem vzdolž meja zrn, krepi zlitino in hkrati močno zmanjša plastične lastnosti in udarno trdnost kovine. Povečane koncentracije kroma (16–25 %) in ferritizirajočih elementov (molibden, silicij itd.) V jeklu prispevajo k nastanku σ faze pri 700–850 °C. Ločitev te faze poteka predvsem s tvorbo vmesne faze ferita ( γ →α→ σ ) ali δ-feritna transformacija (δ → σ ). Vendar ga je mogoče izolirati tudi neposredno iz trdne raztopine ( γ → σ ).
Pri krom-manganovih jeklih z visoko vsebnostjo kroma in mangana opazimo tudi obarjanje pri počasnem ohlajanju. σ -faze. Ogljik v krom-manganovih in krom-mangan-nikljevih jeklih po ustrezni toplotni obdelavi povzroči disperzijsko utrjevanje jekel, zlasti v kombinaciji z elementi, ki tvorijo karbid (vanadij, niobij in volfram).
Utrjevanje avstenitnih boridnih jekel se pojavi predvsem zaradi tvorbe boridov železa, kroma, niobija, ogljika, molibdena in volframa. V skladu s temi postopki delimo avstenitna jekla glede na vrsto utrjevanja na karbidno, boridno in intermetalno utrjeno. Vendar pa v večini primerov zaradi vsebnosti velikega števila različnih legirnih elementov v jeklih in zlitinah pride do njihove krepitve zaradi kompleksnega vpliva dispergiranih faz in intermetalnih vključkov.
Tabela 1. Sestava nekaterih avstenitnih jekel in zlitin, odpornih proti koroziji, %
Tabela 2. Sestava nekaterih toplotno odpornih avstenitnih jekel in zlitin, %
Tabela 3. Sestava nekaterih toplotno odpornih avstenitnih jekel in zlitin, %
Tabela 4. Tipične mehanske lastnosti nekaterih vrst visokolegiranih avstenitnih in avstenitno-feritnih jekel in zlitin
E. G. NAZAROV, S. B. MASLENKOV
TSNIICHERMET
ISSN 0026-0819. “Kovinska znanost in toplotna obdelava kovin”, št. 3, 1970
Toplotna obdelava vpliva na strukturo (velikost zrn, velikost blokov, velikost in količino dispergiranih faz, naravo njihove porazdelitve), oblikuje pa tudi stanje meja zrn in usmerjeno sproščanje ojačitvenih faz, kar bistveno poveča lastnosti toplotnih komponent. odporni materiali.
Mehanska obdelava običajno poteka pred toplotno obdelavo, vendar se pogosto uporablja po toplotni obdelavi, pa tudi pred in po njej.
Deli in polizdelki so pred delovanjem izpostavljeni toplotni obdelavi, včasih pa (v celoti ali delno) obdelani med delovanjem.
Avstenitna izločevalno utrjena jekla in zlitine so podvržene različnim vrstam toplotne obdelave: žarjenju, utrjevanju, popuščanju (staranje ali padavinsko utrjevanje) in popuščanju za razbremenitev.
Med strojno obdelavo ali drugimi postopki kovina postane krhka. Za odpravo krhkosti in zmanjšanje trdote zlitin se uporablja žarjenje. Pri žarjenju se zlitine segrejejo na visoke temperature ~1000-1250 °C (odvisno od kemične sestave zlitine), zadržujejo od 0,5 do nekaj ur (odvisno od mase obdelovanca ali dela) in ohladijo pri najvišji možni hitrosti. . Pri manj legiranih zlitinah je dovoljeno hlajenje v vodi, pri visokolegiranih kompleksnih zlitinah pa je prednostno hlajenje na zraku v olju in drugih blagih hladilnih medijih, saj lahko hlajenje v vodi povzroči termične razpoke.
Za doseganje visokih trdnostnih lastnosti in toplotne odpornosti so toplotno odporna jekla in zlitine podvržene dvojni obdelavi, ki jo sestavljajo kaljenje in kasnejše staranje.
Za obravnavane zlitine se postopek kaljenja po svojem učinku razlikuje od kaljenja ogljikovih jekel in se izvaja z namenom raztapljanja karbidnih in intermetalnih faz v trdni raztopini, tj. da dobimo homogeno trdno raztopino z minimalno trdoto. V ZDA in Angliji se kaljenje navadnih ogljikovih jekel imenuje "kaljenje", to je pridobivanje trdote; kaljenje zlitin, odpornih na vročino, imenujemo "obdelava z raztopino", tj. predelava v (trdno) raztopino.
Za vsa disperzijsko utrjena toplotno obstojna jekla in zlitine je temperatura segrevanja za kaljenje približno enaka temperaturi žarjenja.
Z držanjem pri visokih temperaturah se odvečne faze raztopijo v trdni raztopini in dobimo zrna želene velikosti. Velikost zrn jekel in zlitin je odvisna od temperature segrevanja in časa zadrževanja.
Pogosto je po kaljenju priporočljivo izvesti hitrejše hlajenje, da preprečimo obarjanje odvečnih faz. Vendar, kot bo prikazano v nadaljevanju, je to nepotrebno, zlasti pri obdelavi kompleksnih avstenitnih zlitin, v katerih tudi pri relativno hitrem ohlajanju pride do katatermnega utrjevanja, to je sproščanja ojačitvenih faz pri ohlajanju z visoke temperature. Ta proces je odvisen od nagnjenosti zlitin k disperzijskemu utrjevanju, zato se je treba osredotočiti na ta pomemben pojav.
Disperzijsko utrjevanje oziroma staranje jekel in zlitin je lahko: anatermno, katatermno in izotermno. Diatermično staranje nastane v procesu segrevanja jekla ali zlitine pri stalno naraščajoči temperaturi, katatermično staranje pa v procesu ohlajanja jekla ali zlitine pri stalno padajoči temperaturi. Izotermno staranje poteka pri konstantni temperaturi
Obstajajo šibko, srednje in močno disperzijsko utrjene zlitine. Med njimi ni ostre razlike, vendar je te skupine zlitin enostavno ločiti glede na intenzivnost procesov disperzijskega utrjevanja. Po tem principu smo prvič v delu, kasneje pa v delu razdelili disperzijsko utrjevalne zlitine v tri skupine.
Jekla, ki se zelo strdijo na izločanje in zlitine so na splošno učinkovito ojačene zaradi utrjevanja med katatermalnim staranjem. Te zlitine vsebujejo 5-7 % ali več ojačitvene faze. Dodatno staranje teh zlitin vodi do majhnega ali skoraj nič povečanja trdote in trdnosti, na primer zlitin, kot so: NH35VTYu (EI787), EI929, EI867, Yudimet 700, Nin-109, Nin-115 itd. Kemična sestava zlitine je podana v tabeli. 3 in 4.
Zmerno disperzijsko utrjene zlitine se krepijo med katatermalnim in v večji meri med izotermnim staranjem. Te zlitine KhN35VT (EI612), EI612K, KhN35VTR (EI725), EP164, A-286, Discaloy-24 vsebujejo 2-5% ojačitvene faze.
Zlitine s šibko ali nizko disperzijsko utrjevanjem ojačajo le med umetnim izotermnim staranjem. Ta jekla in zlitine niso podvržene katatermnemu staranju in vsebujejo majhno količino ojačitvene faze (do 2%). Ta skupina vključuje zlitine: EI813, Kh25N16G7AR (EI835), EI435, Nim-75, V-480S itd.
Tako ni treba zagotoviti hitrega hlajenja zlitin po visokotemperaturnem segrevanju. Potrebno ojačitev zlitin ene ali druge skupine je mogoče doseči z naravnim katatermalnim ali umetnim izotermnim staranjem ali končno z njihovimi kombinacijami.
Dvojno utrjevanje. Pri nekaterih zlitinah, zlasti tistih, ki vsebujejo znatno količino ojačitvene faze, dobimo najboljšo kombinacijo mehanskih lastnosti po dvojnem utrjevanju (normalizaciji). Prva visokotemperaturna normalizacija (1170-1200 °C) zagotavlja nastanek homogene trdne raztopine in relativno grobih zrn, ki prispevajo k najvišji odpornosti proti lezenju. Druga nizkotemperaturna normalizacija (1000-1100 °C) vodi do prevladujočega izločanja karbidov vzdolž meja zrn in nastanka ojačitvene faze različne disperzije. Večje oborine γ'-faze nastanejo pri ohlajanju s 1050 °C na zraku. Za številne zlitine - KhN70VMTYu (EI617), EI929, KhN35VTYu (EI787), serija "Nimonic" - po dvojni normalizaciji, ki ji sledi staranje, se toplotno odporne in plastične lastnosti znatno povečajo.
Disperzijsko utrjevanje (staranje). Za pridobitev visokih trdnostnih lastnosti so skoraj vse toplotno odporne zlitine pred uporabo izpostavljene disperzijskemu utrjevanju (ločevanje dispergiranih faz iz trdne raztopine). Sestava in narava ojačitvenih faz določata temperaturne režime staranja za določeno zlitino.
Toplotno odporne zlitine na osnovi nikelj-kroma, železa-nikelj-kroma in kobalt-nikelj-kroma vsebujejo:
a) primarni karbidi (TiC, VC, TaC, ZrC, NbC itd.), ki imajo zelo visoko temperaturo disociacije;
b) sekundarni karbidi (M 23 C 6; M 6 C; M 7 C 3), sproščeni iz trdne raztopine. Karbid M 23 C 6 nastaja v zlitinah s 5% Cr ali več;
c) glavne ojačitvene intermetalne γ’-faze (Ni 3 Ti, Ni 3 Al, Ni 3 Nb itd.). Zaradi fine disperzije teh faz in koherencije s trdno raztopino zlitine med nastajanjem pridobijo največjo toplotno odpornost.
Jekla in zlitine, utrjene s karbidom, se uporabljajo pri nižjih temperaturah kot intermetalno utrjene zlitine. Karbidi so manj razpršeni, bolj nagnjeni h koagulaciji in manj enakomerno porazdeljeni v matriksu zlitine kot faze γ'. Vendar pa za doseganje povprečne toplotne odpornosti zadostuje ena karbidna ojačitev. Karbidne faze dodatno utrdijo zlitine, ki se strdijo zaradi izločanja γ'-faze.
Morfologija delcev γ'-faz in karbidov je v veliki meri odvisna od toplotne obdelave in njenega trajanja ter uravnava lastnosti zlitin. Trajanje toplotne izpostavljenosti vodi do povečanja velikosti delcev γ'-faze in povzroči reakcije, ki se pojavljajo predvsem na mejah zrn. Za razumevanje procesov, ki potekajo v zlitinah med toplotno obdelavo, in napovedovanje njihovih lastnosti med dolgotrajno uporabo je zelo pomembno poznati natančno sestavo γ'-faze pri kateri koli temperaturi in različne čase zadrževanja pri tej temperaturi, kot tudi kemična sestava trdne raztopine matriksa. Hitrosti transformacije karbidnih in intermetalnih faz ter njihove reakcije lahko dodatno ocenimo s podatki kinetike sprememb trdote, fizikalnih in mehanskih lastnosti. V najpogostejših toplotno odpornih zlitinah na osnovi niklja, ki vsebujejo krom in kobalt, legiranih z aluminijem, titanom in molibdenom, lahko transformacijske reakcije izrazimo kot enačbo: GOSPA+γ→ M 6 S+γ+γ’+ GOSPA, Kje M elementi: Cr, Ti, Ta in drugi; M'- enaki elementi za tvorbo karbida kot v M. Približno polovica količine ogljika glede na delo ostane v karbidih GOSPA, ki smo ga konvencionalno imenovali GOSPA; γ’-faza (Ni 3 M) - spojina presežka titana in aluminija v trdni γ-raztopini z nikljem.
Karbidi M 6 S nastanejo pri 980-1150 °C, medtem ko reakcija karbida GOSPA→M 23 S 6 poteka pri 760-980 °C. Ugotovljeno je bilo, da če zlitina vsebuje molibden in volfram v količini > 6%, se bodo karbidi večinoma sproščali v obliki M 23 S 6, vendar je navedeno, da se zdi ta določba netočno utemeljena. To je očitno odvisno od vsebnosti ogljika.
Študije, izvedene na zlitini V-1900, so ugotovile reakcije, ki se v njej pojavijo po toplotni obdelavi (1080 °C 4 h, zrak +899 °C 10 h, zrak) in med dolgotrajnim staranjem do 2400 h pri 980 °C. Izraženi so z enačbo:
GOSPA + γ + γ’ → M 6 S+ γ + ostanek γ’.
Karbidi GOSPA (A= 4,37 Å) so bogati s titanom in tantalom ter karbidi M 6 S (A= 11,05 Å) so bogati z molibdenom, nikljem in kobaltom. Karbidi M 6 S opazimo v dveh oblikah: kroglasti in lamelarni. Sčasoma postanejo kroglice in plošče karbidov večje. Izločki γ'-faze so sprva kroglasti, nato se γ'-faza pojavi v obliki plošč, ki se sčasoma pri visokih temperaturah povečajo, aglomerirajo in podaljšajo. Istočasno izločki γ'-faze obdajajo vse karbide in meje zrn v obliki lupine. Uporaba napetosti bistveno pospeši proces prehoda karbida GOSPA v karbide M 6 S in intermetalne spremembe. V zlitinah z višjo vsebnostjo kroma nastajajo predvsem karbidi M 23 S 6.
Hitrost reakcije pretvorbe γ'-faze je večja, če so napetosti uporabljene med izpostavljenostjo toploti, kot če so napetosti pridobljene predhodno. Napetosti vodijo v selektivne procese izločanja in transformacij ter prispevajo k zgostitvi meja zrn, kar povzroča raztezanje in koalescenco ojačitvenih faz, kot je bilo prikazano v delih. Zgrobljenje zrn pomaga pospešiti reakcije transformacij karbidnih in intermetalnih faz, ki se pojavljajo v mejnih conah. Na primer, pojav visokotemperaturne lamelne faze v zlitinah je veliko prej zaznan v grobozrnatih zlitinah.
Delo je ugotovilo nastanek intermetalne faze Ni 2 -Al, Ti v zlitini 15 Cr-25 Ni-3 Al-2,5 Ti, skupaj z γ’-fazo Ni 3 (Al, Ti). Faza Ni 2 Al, Ti nastane pri staranju pri 700 °C in ima obliko plošč, katerih velikost se s časom staranja povečuje. Ta faza se sprošča predvsem na območjih brez γ' faze, pa tudi vzdolž meja zrn. S trdno raztopino je nekoherenten, zato mikropraznine pred razpadom zlitine nastanejo predvsem v bližini njegovih oborin.
Lavesove faze(AB 2) - rahlo ojačajo zlitine zaradi nekoherence s trdno raztopino in toplotne nestabilnosti. Toda ob prisotnosti γ'-faze v strukturi Lavesove faze omogočajo, zaradi inherentnega trajanja inkubacijske dobe padavin, podaljšanje življenjske dobe zlitin pri temperaturah, ki niso višje od 750 °C.
Boridne faze- vrsta M 3 NA 2, M 3 IN, M 5 5 različnih borovih zlitin ima kompleksno kemično sestavo. Na primer, v tem delu takšne faze ustrezajo spojini (Mo 0,5 Cr 0,25 Ti 0,15 Ni 0,10) 3 B 2
Glede na prisotnost določenih faz in stanje zlitine (lito, deformirano) so predpisani načini disperzijskega utrjevanja. Temperatura staranja ne sme povzročiti raztapljanja ojačitvenih faz in koagulacije ali koalescence. Čeprav je v nekaterih primerih za pridobitev želenih lastnosti potrebna namerna uporaba visokih temperatur, kar povzroči koagulacijo delcev in njihovo sproščanje v manj razpršeni obliki. Običajno se staranje zlitin s karbidnim utrjevanjem izvaja pri 600-800 ° C, z intermetalnim utrjevanjem pri 700-1000 ° C, odvisno od števila in sestave presežnih faz. S povečevanjem količine ojačitvene faze (vsota titana in aluminija) v zlitinah se zvišuje tudi temperatura staranja (glej sliko 1). Zlitine, ki vsebujejo več kot 8 % (Ti+Al), se le segrejejo na 1050-1200 °C in ohladijo na zraku. Zaradi katatermnega staranja se takšne zlitine maksimalno utrdijo (na primer zlitine ZhS6-K in EI857). Zlitine Rene 100 in IN-100 z 9-10,5 % (Ti+Al) se starajo pri ~1000 °C, vendar je to v bistvu drugo utrjevanje, ne staranje. Očitno je za takšne zlitine to visokotemperaturno staranje nepotrebno, še bolj so dovzetne za katatermno staranje in za njih povsem zadostuje ohlajanje na zraku od normalizacijskih temperatur, kot je na primer prikazano na sliki za zlitino IN-100.
Slika 1.
Načini staranja se lahko spreminjajo glede na zahtevane lastnosti zlitine. Obstajajo režimi postopnega staranja - dvojni in bolj zapleteni, vendar niso zelo praktični. Za kratkoročno življenjsko dobo in še posebej za dolgo življenjsko dobo je uporaba večstopenjskih načinov staranja popolnoma neupravičena, saj se nastale strukture v procesu kompleksnih toplotnih obdelav neizogibno spremenijo v pogojih dolgotrajnega delovanja, pod vpliv temperature in obremenitve. Procesi staranja v zlitinah se nadaljujejo ne glede na začetno strukturno stanje. Delci ojačitvene faze koagulirajo, združujejo, nestabilni delci pa se raztopijo v trdni raztopini, prihaja do ponovnega in ponovnega sproščanja novih bolj ravnotežnih (na tej stopnji) delcev, ti procesi potekajo sočasno. Odvisno od temperaturnih pogojev lahko prevladuje en ali drug proces. Po izpostavljenosti (običajno od 4. do 16 h) pri temperaturah staranja se zlitine ohladijo na zraku.
Tipični režimi toplotne obdelave tujih zlitin so predstavljeni v tabeli. 1. in za domače - v tabeli. 2. Kemične sestave teh zlitin so podane v tabeli. 3 in 4. Treba je opozoriti, da za te zlitine skoraj nikoli ne uporabljamo žarjenja, žarjenje od kaljenja (normalizacija) pa se zelo malo razlikuje (glej tabelo 1).
Tabela 1
| Zlitina | Žarjenje | Zdravljenje s trdno raztopino | Vmesno staranje | Končno staranje | ||||
| Temperatura v °C | Čas v h | Temperatura v °C | Čas v h | Temperatura v °C | Čas v h | Temperatura v °C | Čas v h | |
| 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 |
| Rene-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 |
| *Lite zlitine | ||||||||
tabela 2
| Zlitina | 1. utrjevanje | 2. utrjevanje | Končno staranje | |||
| Temperatura v °C | Čas v h | Temperatura v °C | Čas v h | Temperatura v °C | Čas v h | |
| EI435 | 980..1020 | 0,5 | — | — | — | — |
| ХН77TYUR | 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 | — | — | — | — |
| * Vmesno staranje pri 900 °C 8 h. | ||||||
Tabela 3
| Stopnja zlitine | Vsebnost elementa v % | ||||||||
| C | Kr | Co | Mo | Nb | Ti | Al | Fe | Drugi elementi | |
| 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 | — |
| Rene-41 | 0,08 | 19 | 11 | 10 | — | 3 | 1,5 | 2 | 0,005B |
| Udimet-500 | 0,08 | 18 | 18 | 4 | — | 3 | 2,9 | 0,5 | 0,004 B |
| 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 | 0,05B |
| Waspaloy | 0,10 | 20 | 14 | 4 | — | 3 | 1,3 | 0,75 | 0,004 B; 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 |
| B-1900 | 0,10 | 8 | 10 | 6 | — | 1,0 | 6 | — | 0,015 V; 0,08 Zr; 4,5 Ta |
Tabela 4
| Stopnja zlitine |
|
|||||||||
| C | Kr | Co | Mo | W | Ti | Al | Fe | B | Drugi elementi | |
| EI435 | 0,10 | 20 | — | — | — | 0,30 | 0,10 | 1 | — | — |
| ХН77TYUR | 0,05 | 20 | — | — | — | 2,5 | 0,8 | 1 | 0,01 | 0,10 Ce |
| ХН70ВМТУ | 0,10 | 15 | — | 3 | 6 | 2,1 | 2,1 | do 5 | 0,02 | 0,02 Ce; 0,3 V |
| 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 | — |
Temperatura kaljenja v tujini je nižja in čas zadrževanja je veliko krajši (skoraj 2-krat) od temperature kaljenja, ki se uporablja v ZSSR. Zaradi tega so tuje zlitine bolj drobnozrnate od tistih, ki se uporabljajo pri nas. V tujini se drugo kaljenje ne uporablja, pri nas pa se uspešno uporablja za številne zlitine.
Podano v tabeli. 1 in 2 običajna načina toplotne obdelave je mogoče spremeniti glede na zahteve. Znano je, da imajo grobozrnate zlitine, pridobljene s segrevanjem na visoke temperature, večjo odpornost proti lezenju kot drobnozrnate. Grobozrnate zlitine (2-3 točke) imajo tudi bistveno večjo dolgotrajno trdnost pri visokih temperaturah. Pri zmerno visokih temperaturah (600-700 °C) pa imajo zlitine s povprečno velikostjo zrn 4-5 točk večjo toplotno odpornost. Drobnozrnata struktura je zaradi večje površinske energije razvejanih meja zrn bolj nestabilna, zlasti pri povišanih obratovalnih temperaturah, zato mora velikost zrn toplotno obstojnih zlitin, zlasti tistih za dolgotrajno uporabo, ustrezati 3. -4 točke na standardni lestvici. Ta velikost zrn je običajna po segrevanju na 1100-1120 °C, za kompleksne zlitine pa na 1150-1170 °C.
V tujini večino industrijskih zlitin segrevajo na te temperature.
Za pridobitev lastnosti visoke trdnosti pri sobnih in nizkih temperaturah (~550 °C) je treba normalizacijo izvesti pri 950-1050 °C in staranje pri nižjih temperaturah, zaradi česar so zlitine drobnozrnate (5-6. točka ), okrepljen s fino razpršenimi γ izločki '-faz.
Tako je izbira načina toplotne obdelave določena z zahtevanimi mehanskimi lastnostmi. Pri uporabi visoko disperzijskih utrjenih zlitin za delovanje pri temperaturah, ki presegajo temperaturno območje disperzijskega utrjevanja (na primer pri 900-950 ° C), so podvržene samo eni normalizaciji. Pri segrevanju na delovne temperature pride do intenzivnega utrjevanja zlitin med procesom segrevanja (anatermično staranje), dobijo največjo utrjenost v območju delovne temperature in lahko uspešno prenesejo obremenitve določen čas. Vendar imajo iste zlitine, predhodno starane, manjšo odpornost na temperature in obremenitve in so zato manj učinkovite. Šibko disperzijsko utrjene zlitine (EI813, EI435, Inconel-600 itd.) Niso izpostavljene staranju, saj ima njihovo disperzijsko utrjevanje majhen učinek in se pojavi med delovanjem. Za zagotovitev dolgoročne stabilnosti zlitin je potrebna zmerna vsebnost ojačitvenih faz v njihovi strukturi (tj. uporaba zlitin z zmerno disperzijsko utrjevanjem). Zelo pomembno je doseči enakomerno in maksimalno ločitev fino dispergiranih intermetalnih in karbidnih faz, kar je bilo zagotovljeno s stopenjskimi načini obdelave. Režimi stopenjskega staranja, čeprav vodijo do izgube trdnostnih lastnosti, bistveno povečajo plastične lastnosti in zmanjšajo nagnjenost zlitin k toplotni krhkosti. Vendar so kasnejši poskusi pokazali neprimernost te metode. Tako so bili na visoko disperzijsko utrjeni zlitini KhN35VTYu (EI787) testirani kompleksni režimi toplotne obdelave hkrati z najpreprostejšim režimom, ki je sestavljen iz samo enega staranja pri 750 °C. Nagnjenost k toplotni krhkosti je bila ocenjena pri izpostavljenosti do 10.000-20.000 h in temperaturo 700 °C. Rezultati (tabela 5) kažejo, da ne glede na zahtevnost režima predhodne toplotne obdelave zlitina postane krhka. Povečanje števila stopenj popuščanja ali trajanja zadrževanja vpliva samo na začetne vrednosti udarne trdnosti. Med procesom staranja se zmanjša, v manjši meri pa po toplotni obdelavi, ki jo sestavlja samo staranje.
Kot je bilo že omenjeno, se procesi ločevanja disperzije, koalescence in raztapljanja termodinamsko nestabilnih delcev druge faze odvijajo neprekinjeno. Ti procesi potekajo regenerativno, cikel za ciklom se ponavlja, zato ne glede na to, koliko je zlitina predhodno starana in so režimi toplotne obdelave zapleteni, bo med dolgotrajno izpostavljenostjo toploti spremenila svoje lastnosti in postala krhka zaradi stalne sproščanje delcev utrjevalne faze in sprememba strukturnega stanja.
Osredotočiti se moramo na izviren in enostaven način toplotne obdelave disperzijsko utrjenih vroče ali hladno deformiranih zlitin, ki je sestavljen iz enkratnega staranja (brez predkaljenja).
Ta način vam omogoča, da dobite najboljše lastnosti trdnosti in duktilnosti v širokem temperaturnem območju, pa tudi najvišjo toplotno odpornost in odpornost proti utrujenosti pri temperaturah do 750 ° C. Poleg tega ta način zagotavlja boljšo odpornost na toplotno krhkost in neobčutljivost na reze. Režim obdelave, ki je sestavljen samo iz staranja, je bil testiran na nekaterih zlitinah in je bil uspešno uveden v proizvodnjo. Podatkov o uporabi tovrstnih režimov v tujini še ni.
Drug pomemben pogoj za zagotavljanje dolgoročne stabilnosti zlitin je doseganje visoke toplotne stabilnosti ojačitvenih faz. To dosežemo s kompliciranjem sestave ojačitvenih faz z vnosom v zlitino elementov, ki so delno vključeni v sestavo ojačitvene γ'-faze. Najučinkovitejše utrjevanje γ faz - Ni 3 Al in Ni 3 Ti ter njuna kombinacija - Ni 3 (A1, Ti) lahko zapletejo: niobij, tantal, kositer, silicij, magnezij, berilij, rutenij, molibden in drugi elementi, ki zagotavljajo disperzijsko utrjevanje nikljevih zlitin. Med njimi so posebej zanimivi elementi z nekoliko večjim atomskim premerom, kot je kositer.
Atomski premeri nekaterih elementov, ki z nikljem tvorijo faze tipa γ', so naslednji:
Lajšanje stresa. Kaljenje se pogosto uporablja za razbremenitev in stabilizacijo dimenzij delov. Notranje napetosti lahko nastanejo zaradi strojne obdelave, varjenja ali med delovanjem. Končni izdelki iz toplotno odpornih zlitin so kaljeni pri 400-700 ° C z izpostavljenostjo, odvisno od dimenzij izdelka; po dopustu počasno ohlajanje. Pri višjih temperaturah popuščanja se začnejo pojavljati procesi staranja, pri mnogih zlitinah pa lahko popuščanje kombiniramo s klasičnim staranjem, zato je kot končno obdelavo pred obratovanjem priporočljivo izvesti staranje, ki omogoča popolno odstranitev notranjih napetosti.
Nove raziskave. V ZDA je bil izdan patent za metodo za povečanje trdote, trdnostnih lastnosti, odpornosti proti lezenju in toplotne odpornosti avstenitnih toplotno odpornih zlitin na osnovi niklja, nikelj-kobalta in drugih (US patent št. 3329535 z dne 4. julija 1967) . Ta metoda je sestavljena iz obdelave raztopine z zračnim hlajenjem pod visokim hidrostatičnim tlakom (10.000-50.000 bankomat), kar opazno zmanjša topnost ogljika v trdni raztopini (držanje pod pritiskom 1-10 min). Zaradi visokega tlaka se atomi ogljika ali karbidi "iztisnejo" iz matrike v koherentne oborine in so razporejeni v obliki mreže, medtem ko delci koherentnih faz ne izpadajo, kot običajno, vzdolž meja zrn. Pri poznejšem staranju (650-980 °C) se karbidi izločajo okoli enakomerno porazdeljenih celičnih tvorb trdne raztopine.
Zanimive so študije, ki so bile izvedene v ZDA na zlitini Inconel-718. Utrjevanje te zlitine dosežemo z izločanjem γ'-faze na osnovi Ni 3 Nb, katere sestava ustreza spojini Ni 3 (Nb 0,8 Ti 0,2), . Zlitina Incone1-718 se počasi disperzijsko utrjuje in je posledično visokotehnološka in dobro varljiva. Primeren je za delovanje do 760 °C. Njegova visoka trdnost (σ 0,2 do 120-145 kg/mm2) v kombinaciji z dobro odpornostjo proti koroziji. Omembe vredna je nizka normalizacijska temperatura 955 °C (glej tabelo 1), ki zagotavlja visoke vrednosti trdnosti. Vpliv niobija na lastnosti te zlitine je koristen in učinkovit. Tudi titan vse bolj vpliva na lastnosti zlitine Inconel-718, nič manj kot niobij. Učinek aluminija je manj pomemben, saj povzroča rahlo povečanje trdnosti s spremenljivim učinkom. Silicij je po vplivu podoben niobiju z manjšimi odstopanji. V članku so predstavljeni rezultati študij binarnih (Ni+Si) in ternarnih (Ni+Si+Ti) zlitin. Ugotovljeno je bilo nastajanje β-faze: Ni 3 S in Ni 3 (Si, Ti), v zlitinah, ki vsebujejo ~12-13 % Si oziroma 6-10 % Si oziroma 1-4 % Ti. Z rentgensko difrakcijsko metodo je bilo ugotovljeno, da je faza Ni 3 (Si, Ti) podobna γ’-fazi Ni 3 (Al, Ti); Ni 3 Si ali β-faza v binarnih zlitinah nastane kot posledica peritektoidne reakcije pri temperaturah pod 1040 °C. Ima pomembno plastičnost, tako kot ustrezna faza Ni 3 (Si, Ti). Dodatek titana binarni zlitini (~2 %) odpravi peritektoidno β-tvorbo in nastala faza Ni 3 (Si, Ti) ima enako tališče kot spojina Ni 3 Ti (1380 °C). Zlitine, ki vsebujejo silicij in titan v navedenih količinah, imajo precej visoke lastnosti trdnosti in duktilnosti. Največja natezna trdnost in meja tečenja litih zlitin pri sobni temperaturi sta: 55-57 in 25-28 kg/mm2, najmanjši raztezek pa je v območju 15-30%.Druge lastnosti teh disperzijsko utrjenih zlitin niso navedene.
Škodljive faze. Pri dolgotrajni toplotni obdelavi ali med obratovanjem se v številnih toplotno obstojnih zlitinah sproščajo σ-, μ- in druge faze, ki nimajo strogega stehiometričnega razmerja in so trdne raztopine spremenljive sestave. Te faze povzročajo zmanjšanje plastičnih lastnosti jekel in zlitin. Tvorbo σ-faze lahko močno olajšajo krom, volfram, molibden itd. Majhni dodatki kobalta (do 5%) lahko zmanjšajo proces σ-tvorbe. Hkrati je del ojačitvene faze Ni 3 M in sprošča krom v trdno raztopino. Vsebnost kobalta nad 5 % aktivno vpliva na tvorbo σ, zlasti kadar je v zlitini pomanjkanje kroma. Obstajajo metode za izračun časa nastanka σ faze v zlitinah. To so izračuni tako imenovane točke N v - gostote elektronskih prostih mest, vendar niso vedno točni. Obstajajo zlitine, ki imajo nevarno točko Nv, vendar ne tvorijo σ-faze. Fazo σ so odkrili v zlitinah Ud-700, Ud-500, Ud-520, IN-713C in Rene-41. Čeprav je faza σ zmanjšala zmogljivost zlitin Ud-700 in IN-100, je imela majhen ali nič vpliva na trdnost drugih zlitin. Študije litih zlitin visoke trdnosti so pokazale, da prisotnost σ-faze ne vpliva na zmanjšanje lastnosti.
Zlitine na osnovi niklja so dobro odporne proti oksidaciji do temperatur 850-950 °C. Pri višjih temperaturah (temperature segrevanja za kaljenje) se oksidirajo s površine in vzdolž meja zrn, zato je za toplotno obdelavo toplotno odpornih zlitin pri visokih temperaturah glede na delo zaželeno imeti vakuumske ali vodikove peči . Hlajenje kovine na koncu izpostavljenosti dosežemo s curkom inertnega plina. Če je oksidacija nesprejemljiva, je treba uporabiti pečice z zaščitno atmosfero. Segrevanje v solnih kopelih je nezaželeno, saj lahko kloridi v kopeli med segrevanjem reagirajo s kovinsko površino, tudi pri temperaturah staranja. Termične peči za staranje so lahko klasične z zračno atmosfero in ogrevane s plinom. Razredčena eksotermna atmosfera je relativno varna in ekonomična. Endotermna atmosfera ni priporočljiva. Če je oksidacija nesprejemljiva, se uporabi atmosfera argona. Natančnost nadzora temperature med toplotno obdelavo mora biti v območju 4-5 ° C za kovane zlitine in 8-10 ° C za lite zlitine.
Bibliografija:
1.
Nazarov E. G., Latyshov Yu V. Izboljšanje lastnosti disperzijsko utrjenih toplotno odpornih jekel in zlitin. M., GOOINTI, 1964, št. 23-64-1349/26.
2.
Borzdyka A. M., Tseitlin V. 3. Struktura in lastnosti toplotno odpornih zlitin v povezavi s toplotno obdelavo NTO MASHPROM M., “Machine Building”, 1967.
3.
Belikova E.I., Nazarov E.G. "MiTOM", 1962, št. 7.
4.
Betterige W., Franklin A. "J. Inštituta za kovine«, 1957, v. 85.
5.
Betteridge W. Smith. Toplotno odporni kovinski materiali. Tuja založba lit., 1958.
6.
Belyatskaya I. S., Livshits B. G. »Novice univerz. Železna metalurgija", 1960, št. 7.
7.
Estulin G.V. Dodatek k reviji "Jeklo", 1958.
8.
Livshits D. E., Khimushin F. F. Raziskave toplotno odpornih zlitin. Akademija znanosti ZSSR, 1957.
9.
Danesi W., Donachie M., Radavich J. “TASM”, 1966, v. 59.
10.
Danesi W., Donachie M. »J. Inštituta za kovine«, 1969, v. 97.
11.
Cowan T. "J. kovin", 1968, v. 20, št. 11.
12.
Nazarov E. G., Pridantsev M. V. “MiTOM”, 1963, št. 11.
13.
Nazarov E. G. “MiTOM”, 1969, št. 8.
14.
Sims S. "J. kovin", 1966, št. 10.
15.
Levin E. E., Pivnik E. M. Progresivne metode toplotne obdelave visokolegiranih toplotno odpornih zlitin. Serija "Znanost o kovinah in toplotna obdelava". vol. 4. Leningrad, 1963.
16.
Gulyaev A. P., Ustimenko M. Yu, "Izvestja Akademije znanosti ZSSR "Kovine", 1966, št. 6.
17.
Ulyanin E. A. “MiTOM”, 1966, št. 10.
18.
Williams K. "J. Inštituta za kovine«, 1969, v. E7.
19.
Murphy H., Sims C. Beltran A. "J. kovin", 1968, v. 20, št. 11.
20.
Burger J., Hanink D. »Metal Progress« 1967, v. 92, št. 1.
21.
Wagner H., Prock J »Metal Progress«, 1967, v. 91, št. 3.
22.
Mihalisin I., Bicber C., Grant R. »Trans, of Metallurgical Society of A1ME«, 1968, v. 242.
23.
Khimushin F. F. Toplotno odporna jekla in zlitine. M. "Metalurgija", 1969.
24.
Ozel M., Nutting I. "J. Inštitut za železo in jeklo", 1969, v. 207.
Avstenitna jekla imajo številne posebne prednosti in se lahko uporabljajo v delovnih okoljih, ki so zelo agresivna. Brez takšnih zlitin je nemogoče storiti v energetiki, naftni in kemični industriji.
Avstenitna jekla so jekla z visoko stopnjo legiranja, pri kristalizaciji nastane enofazni sistem, značilno začelno osredotočena kristalna mreža. Ta vrsta rešetke se ne spremeni niti, če je izpostavljena zelo nizkim temperaturam (približno 200 stopinj Celzija). V nekaterih primerih obstaja še ena faza (prostornina v zlitini ne presega 10 odstotkov). Potem bo mreža osredotočena na telo.
Opis in značilnosti
Jekla delimo glede na sestavo njihove osnove in vsebnost legirnih elementov, kot sta nikelj in krom, v dve skupini:
- Sestavine na osnovi železa: nikelj 7%, krom 15%; skupno število dodatkov - do 55%;
- Nikelj in železo-nikelj sestave. V prvi skupini se vsebnost niklja začne od 55% in več, v drugi pa od 65 in več odstotkov železa in niklja v razmerju 1:5.
Zahvaljujoč niklju je mogoče doseči povečano duktilnost, toplotno odpornost in izdelljivost jekla, s pomočjo kroma pa - dati potrebna korozijska in toplotna odpornost. In dodajanje drugih legirnih komponent bo omogočilo pridobivanje zlitin z edinstvenimi lastnostmi. Komponente so izbrane v skladu z uporabnim namenom zlitin.
Za legiranje se uporablja predvsem:
- Gnojila, ki stabilizirajo strukturo avstenitov: vanadij, volfram, titan, silicij, niobij, molibden.
- Avstenizatorji, ki jih predstavljajo dušik, ogljik in mangan.
Vse naštete komponente se nahajajo ne samo v presežnih fazah, ampak tudi v trdni raztopini jekla.
Zlitine, odporne na korozijo in temperaturne spremembe
Širok nabor dodatkov vam omogoča ustvarjanje posebnih jekel, ki bodo uporabljeni za proizvodnjo strukturnih komponent in bo deloval v kriogenih, visokotemperaturnih in korozivnih okoljih. Zato so kompozicije razdeljene na tri vrste:
- Toplotno odporen in toplotno odporen.
- Odporen proti koroziji.
- Odporen na nizke temperature.
Toplotno odporne zlitine niso uničene s kemikalijami v agresivnih okoljih in se lahko uporabljajo pri temperaturah do +1150 stopinj. Izdelane so iz:
- Elementi plinovodov;
- Oprema za peči;
- Ogrevalne komponente.
Vrste, odporne na vročino, lahko dolgo vzdržijo obremenitve pri povišanih temperaturah, ne da bi pri tem izgubile visoke mehanske lastnosti. Pri legiranju se uporabljata molibden in volfram (za vsak dodatek se lahko dodeli do 7%). Bor se uporablja za mletje zrn v majhnih količinah.
Za avstenitna nerjavna jekla (odporna proti koroziji) je značilna nizka vsebnost ogljika (ne več kot 0,12%), niklja (8–30%), kroma (do 18%). Izvaja se toplotna obdelava (kaljenje, kaljenje, žarjenje). Pomembno je za izdelke iz nerjavečega jekla, saj omogoča dobro obstojnost v različnih agresivnih okoljih - kislih, plinastih, alkalnih, tekočih kovin pri temperaturah 20 stopinj in več.
Hladno odporni avstenitni sestavki vsebujejo 8–25 % niklja in 17–25 % kroma. Uporabljajo se v kriogenih enotah, vendar se stroški proizvodnje znatno povečajo, zato se uporabljajo zelo omejeno.
Lastnosti toplotne obdelave
Toplotno odporne in toplotno odporne sorte lahko podvržemo različnim vrstam toplotne obdelave, da povečamo koristne lastnosti in spremenimo obstoječo strukturo zrn. Govorimo o številu in principu porazdelitve dispergiranih faz, velikosti samih blokov in zrn ipd.
Žarjenje takšnega jekla pomaga zmanjšati trdoto zlitine (včasih je to pomembno med delovanjem), pa tudi odpraviti prekomerno krhkost. Med postopkom obdelave se kovina segreje na 1200 stopinj 30-150 minut, nato se potrebnoČim hitreje ohladite. Zlitine s precejšnjim deležem legirnih elementov običajno hladimo v oljih ali na zraku, enostavnejše zlitine pa v navadni vodi.
Pogosto se izvaja dvojno kaljenje. Najprej se izvede prva normalizacija sestav pri temperaturi 1200 stopinj, nato pa druga normalizacija pri 1100 stopinjah, kar omogoča znatno povečanje plastičnih in toplotno odpornih lastnosti.
Povečano toplotno odpornost in mehansko trdnost lahko dosežemo s postopkom dvojne toplotne obdelave (kaljenje in staranje). Pred obratovanjem se izvede umetno staranje vseh toplotno odpornih zlitin (to pomeni, da so disperzijsko utrjene).