Классификация азотсодержащих сталей

Азотсодержащие стали принято подразделять на два вида: с равновесным и «сверхравновесным» содержанием азота. Стали первого вида получают в условиях затвердевания расплава на воздухе при атмосферном давлении азота, второго вида – путем выплавки и кристаллизации слитков или отливок при повышенном или высоком давлении азота. В таких условиях содержание азота в металле может быть значительно выше достигаемого в результате кристаллизации в условиях атмосферного давления. «Сверхравновесные» концентрации азота также могут быть получены и при использовании методов твердофазного насыщения азотом.

Азот относится к группе легирующих элементов, которая наибольшим образом влияет на упрочнение стали, образуя элементы внедрения, которые вызывают наиболее значительное искажение ГЦК – решетки аустенита, что сдерживает перемещение дислокаций. Эффективность влияния азота на упрочнение аустенита может быть более чем на порядок выше упрочняющего воздействия элементов, образующих твердые растворы замещения. Так, легирование хромоникелевого аустенита 1 масс. % N позволяет увеличить σ_0,2 более чем на 500 МПа.

Весьма полезно введение в сталь азота в сочетании с ванадием, ниобием, алюминием. Это позволяет получить в структуре карбонитриды и обеспечить дополнительное упрочнение. Для улучшения обрабатываемости в стали вводят кальций, свинец, селен. Широко применяют: 40ХФА, 35ХГСА, 40ХН2МА, 30ХН3МФА. К числу новых относятся стали 40Х2АФ, 40Х2АФЕ.

К сталям со сверхравновесным азотом, например, относятся: 07Х13АГ20, 03Х6Н12Г10АМ5, 03Х17Н16Г10АМ5 и многие другие.

На основе азотистых аустенитных сталей может быть решена задача разработки конструкционных материалов, эксплуатируемых при низких температурах в больших магнитных полях. В частности, при 4 К может быть достигнут предел текучести σ_0,2 ≥ 1200 МПа при вязкости разрушения К_Ic > 200 МПа. м^–1/2.

Микролегирование стали массового назначения, упрочнение карбонитридами ванадия, титана и ниобия расширяет области их практического применения: лист, трубы, сортовой прокат.