Термическая обработка хромистых сталей

Хром способствует сигматизации, повышая количество выделяющейся фазы и уменьшая время до начала ее образования; одновре­менно хром несколько смещает область существования δ-фазы к бо­лее высоким температурам. В ферритных сталях с 20 % Сr мини­мальное время образования δ -фазы соответствует температуре 600 °С и составляет примерно 150 ч; в сталях с 25 % Сг минималь­ное время начала сигматизации наблюдается при 650 °С и состав­ляет 15 ч.

Предварительная холодная пластическая деформация значи­тельно стимулирует выделение δ-фазы. Термическая обработка хромистых сталей может быть различной в зависимости от преследуемой дели.

Для устранения отпускной хрупкости сталь следует подвергнуть кратковременному нагреву при температуре, превышающей область развития хрупкости, т. е. более 550 °С. Скорость охлаждения в ин­тервале температур 350—550 °С должна быть достаточно высокой с тем, чтобы предупредить повторное развитие отпускной хрупкости. Например, для стали 15Х25Т рекомендуется охлаждение ниже 500 °С со скоростью не менее 10 °С/с. Для сталей с 17 % Сr возможны несколько меньшие скорости охлаждения. Для восста­новления стойкости против межкристаллитной коррозии предвари­тельно сенсибилизированной хромистой ферритной стали обычно применяют стабилизирующий отжиг при 750—800 °С. Время вы­держки при температуре отжига для сталей типа Х17 и Х25, содер­жащих 0,005—0,15 % С, составляет примерно 60 мин. Стойкость к межкристаллитной коррозии может быть существенно повышена отжигом и при более низких температурах, но при условии увели­чения продолжительности выдержек.

Снятие наклепа, полученного в результате холодной пластиче­ской деформации в хромистых ферритных сталях, обеспечивается нагревом при температуре 550—600 °С и выше.

Таким образом, термическая обработка хромистых ферритных сталей в интервале 550—800 °С с учетом временных характеристик и при выдержке и охлаждении одновре­менно устраняет последствия предшествующего отпускного охрупчи­вания, сенсибилизации и холодного наклепа.

Хрупкость, полученная в результате выделения δ-фазы, может быть устранена с помощью нагрева до температур, вызывающих ее растворение. Обычно для чисто хромистых сталей применяют нагрев в интервале 870—900°С в течение 1 ч с охлаждением в воде. Если сталь легирована молибденом, никелем или дру­гими легирующими элементами, то растворение δ -фазы наступает при температурах 900—950 °С и при более длительных выдер­жках.

При температурах выше 850—900 °С в ферритных сталях на­чинается активный рост зерна, который сопровождается повыше­нием температуры перехода в хрупкое состояние и увеличением склонности к межкристаллитной коррозии. При наличии круп­ного зерна отпускная хрупкость и сигматизация представляют боль­шую опасность, так как проявляются на фоне пониженной ударной вязкости.

В связи с отсутствием полиморфных превращений в ферритных сталях рост зерна является необратимым явлением. Перевести ферритную сталь из крупнозернистого в мелкозернистое состояние возможно только с помощью горячей пластической деформации с температурой конца деформации 700—750 °С и последующей стандартной термической обработки.

В зоне термического влияния сварки невозможно избежать тем­ператур, вызывающих быстрый рост зерна. Продолжительность нахождения в интервале этих температур во многом определяет температуру перехода металла в хрупкое состояние, а следова­тельно, и надежность сварного соединения.

Возможность использования ферритных хромистых сталей с обычным содержанием углерода (до 0,10—0,15 %) необходимо рас­сматривать с учетом условий службы и конкретной конструкции изделия. После установления соответствия стали по стойкости против общей коррозии и другим видам коррозии необходимо при­нять во внимание толщину свариваемого металла, сложность на­пряженного состояния и рабочую температуру. Как правило, при­менение ферритных' хромистых сталей с указанным выше содержа­нием углерода в качестве коррозионностойких материалов ограни­чивается тонкостенными (до 3—5 мм) сварными изделиями неот­ветственного назначения. При отсутствии сварки диапазон приме­нения этих сталей может быть расширен. Кроме того, их можно с успехом использовать в сварных конструкциях достаточно боль­шого сечения, если температура службы не ниже 100—350 °С. Этот интервал ограничен, с одной стороны, температурой перехода в хрупкое состояние, а с другой — температурой начала развития отпускной хрупкости.