Общие сведения. Мартенситные и мартенсито-ферритные хромистые стали

Содержание

Введение

Общие сведения

Мартенситные и мартенсито-ферритные хромистые стали

Ферритные хромистые стали

Термическая обработка хромистых сталей

Сварка хромистых сталей

Применение

Заключение

Список литературы

Введение

Хром - основной легирующий элемент. Он придаёт сталям ценные свойства: жаропрочность, жаростойкость (окалиностойкость, коррозионную стойкость).Чем больше содержание хрома, тем более высокой коррозионной стойкостью обладает сталь. Такое влияние хрома объясняется его способностью к самопассивированию даже в естественных условиях и образованию плотных газонепроницаемых оксидных плёнок при высоких температурах.

Хромистые стали не являются дефицитными в отношении легирования материалами и находят широкое применение для изготовления различного рода техники, работающей при высоких давлении и температуре в условиях воздействия агрессивных сред.

Общие сведения

Хромистые стали устойчивы в азотной кислоте, солях, щелочах, органических кислотах, влажном воздухе, воде и паре. Неустойчивы они в соляной, серной, фосфорной кислоте, хлоре и других сильно действующих реагентах. Наибольшей устойчивостью против коррозии сталь обладает в закаленном состоянии при чистой полированной поверхности; царапины, наклеп, наличие окалины и разные дефекты по поверхности являются причинами местной коррозии. В отожженном состоянии хромистые стали хуже сопротивляются коррозии. При закалке карбиды железа и хрома находятся в растворенном состоянии — это уменьшает количества микропар и дает устойчивость против коррозии. Чем в хромистой стали больше углерода, тем больше будет разность в коррозионной устойчивости стали в отожженном и закаленном состоянии. Отпуск стали до 500° не ухудшает противокоррозионных свойств закаленной хромистой стали.

Легирование хромом не только обеспечивает коррозионную стойкость сталей в окислительных средах, но и определяет их структуру, механические свойства, жаропрочность, технологические свойства. Образуя с железом непрерывный ряд твердых растворов при концентрациях до 12 %, хром затем способствует замыканию γ-области, что является основной причиной формирования в хромистых сталях различной структуры и многообразия их свойств.

Хром сильно влияет на положение критических точек, отмечающих α→γ-превращение. Вначале увеличение содержания хрома приводит к понижению точки А3. При концентрациях до 8 % хром относится к элементам, способствующим устойчивости аустенита и расширению его температурной области. Большие концентрации хрома повышают точку А3. У сплавов с α→γ-превращением легирование хромом значительно снижает также критическую скорость охлаждения. В результате этого при низком содержании углерода у хромистых сталей возможно формирование однофазной мартенситной структуры. Наглядным примером этого является формирование мартенсита в структуре стали Х9М при охлаждении от 800 °C даже с весьма низкой (~1 °C /с) скоростью.

Рисунок 1. Диаграмма состояния сплавов Fe - Сr.

Рис. 2. Влияние углерода на замыкание γ-области у сплавов Fe - Сr.

В безуглеродистых сплавах γ-область замыкается при 11... 12 % Сr. При более высоком содержании хрома аустенит встречается только в сплавах с высоким содержанием углерода (рис. 2). При содержании -12 % Сr у низкоуглеродистых сталей после охлаждения наряду с мартенситом в структуре обнаруживается некоторое количество ферритной составляющей.

При >12 % Сг все безуглеродистые сплавы являются ферритными.

Изучение кинетики - превращения аустенита в хромистых ста­лях, легированных перечисленными выше элементами, показало, что характер превращения принципиально не меняется, однако ферритная область сужается, а область мартенситных превращений снижается в сторону более низких температур. Наиболее существенное влияние легирующие элементы оказывают на превращения при от­пуске, вызывая дисперсионное твердение — старение. Старение в хро­мистых сталях совпадает по температурному интервалу с температу­рой высокого отпуска, поэтому применение обоих терминов равно­правно.

Рассмотрим влияние отдельных элементов на процесс старения. С целью получения высоких значений прочности хромистые стали со­держат до 0,25 % С, более высокие содержания возможны лишь в отдельных случаях для композиций сталей, относящихся в разряду несвариваемых. Наличие углерода существенно сказывается па фа­зовых превращениях. В присутствии углерода γ-бласть смещается в сторону более высоких концентраций хрома и одновременно уве­личивается температурный и концентрационный интервалы двухфаз­ной области γ+а. Помимо влияния на γ-превращения углерод проявляет свое влияние через образование специальных карбидов с карбидообразующими элементами (W, Mo, V, Ti, Nb). Наиболее труднорастворимыми являются карбиды молибдена, вольфрама, ти­тана и ниобия. Заметно растворяются такие карбиды при температу­рах выше1150°С. Самым неустойчивым является карбид ванадия, который переходит в твердый раствор при температурах около 900 °С. Карбиды молибдена и вольфрама переходят в твердый раствор при иагреве до 1150—1200°С. Поскольку в сталях всегда присутствует азот, то нитридообразующие элементы (V, Ti, Nb), как правило, об­разуют не чистые карбиды или чистые нитриды, а соединения, пред­ставляющие собой твердый раствор карбидов и нитридов — карбонитриды.

Высокохромистые стали, превращения в которых описываются диа­граммой Fe—Сг—С, подразделяют на три большие группы в зави­симости от содержания хрома. К первой группе относятся стали, содержащие до 10 % Сг. Эти стали закаливаются на мартенсит. Ста­ли, содержащие 10—13 % Сг, помимо мартенсита, имеют в своей структуре феррит. Стали с содержанием хрома выше 13 % не пре­терпевают фазовых превращений и относятся к сталям ферритного класса. Наиболее высокий уровень жаропрочности получен на сталях, содержащих до 10—13 % Сг.