Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Мартенситно ферритные стали

Мартенситно-ферритные стали

Темы: Сварка стали.

Мартенситно-ферритные стали. К этому классу относят стали с частичным γ→α(м)-превращением. Термокинетическая диаграмма у этих сталей состоит из двух областей превращения. При температурах >600оС при низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. При больщой скорости охлаждения <400oС) наблюдается бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Количество образовавшегося мартенсита зависит от содержания углерода и скорости охлаждения.

Другие страницы по теме

Мартенситно-ферритные стали

:

Содержание хрома в мартенситно-ферритных сталях 13 ... 14 %, что оптимально по коррозионной стойкости. Такой уровень легирования хромом обеспечивает пассивацию поверхности в агрессивных средах, связанных с нефтехимическим производством; в воде высоких параметров, в том числе с борным регулированием.

Дальнейшее повышение содержания хрома практически без увеличения коррозионной стойкости сталей в указанных средах способствует формированию в их структуре значительного количества ферритной составляющей. Стали с большим содержанием δ-феррита в структуре отличаются повышенной склонностью к хрупкому разрушению, их сварка связана с риском образования холодных трещин.

Мартенситно-ферритные стали находят довольно широкое применение для изготовления нефтехимической аппаратуры и энергетического оборудования (табл. 1и 2).

По свариваемости мартенситно-ферритные стали являются неудобными материалами. В связи с неизбежной подкалкой при сварке сварные соединения мартенситно-ферритных сталей склонны к образованию трещин замедленного разрушения. Кроме того, при перегреве в 3ТВ часто наблюдают трещины хрупкого разрушения.

Ударная вязкость металла в 3ТВ сварных соединений 13%-ных хромистых сталей снижается до 10 дж/см2 . В случае низкого содержания δ-феррита последующим термическим отпуском при 700оС, способствующим распаду структур закалки и выделению карбидов, можно повысить ударную вязкость металла в 3ТВ до 50... 100 Дж/см2 При способах сварки, способствующих значительному перегреву металла в 3ТВ с образованием структуры с большим содержанием о-феррита, термический отпуск мало влияет на ударную вязкость, в результате чего сварные соединения отличаются высокой хрупкостью и не годятся для нагруженных конструкций.

Таблица 1. Мартенситно-ферритные стали: химический состав.

Таблица 2. Механические свойства хромистых мартенситно-ферритных сталей, не менее.

Эффективным способом снижения содержания ферритной составляющей в структуре хромистых сталей является легирование их углеродом и никелем.

Образование большого количества δ-феррита в структуре околошовного металла характерно для 13 ... 14%-ных хромистых сталей с <0,1 % С. В участках ОШ3 сварных соединений, нагреваемых до температур, близких к температуре солидуса, количество δ-феррита в структуре может быть подавляющим. Ширина таких участков мало зависит от температуры подогрева при сварке, но возрастает с погонной энергией сварки.

Мартенситно-ферритные стали сваривают, как правило, с предварительным и сопутствующим подогревом (табл. 10.45).

Для низкоуглеродистой стали 08Х14МФ подогрев при сварке не при меняют, так как легирование карбидообразующими элементами снижает эффективное содержание углерода.

Способы сварки и применяемые для мартенситно-ферритных сталей сварочные материалы приведены в табл. 10.46.

Таблица 3. Рекомендации по тепловому режиму сварки мартенситно-ферритных сталей.

Таблица. Способы сварки, сварочные материалы и механические свойства сварных соединений мартенситно-ферритных сталей.

• < Аустенитно-ферритные стали
• Ферритные стали >

weldzone.info

МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

(Зубченко А. С.)

14.1. Состав и свойства сталей

14 1 1 Структура сталей

С точки зрения коррозионной стойкости оптимальное содержание Сг в стали составляет 12—14 % Такой уровень легирования Сг обеспечивает легкую пассивацию поверхности во многих агрессивных средах, связанных с произ­водством нефтехимических продуктов, а также в воде высоких параметров с борным регулированием При повышении содержания хрома более 12 % коррозионная стойкость практически не увеличивается Вместе с тем в этом случае имеет место проявление склонности стали к охрупчиванию и сни­жению прочности в связи с формированием в структуре значительного ко­личества ферритной составляющей 13—14 %-кые хромистые стали с час­тичным у-»-а (М)-превращением относят к мартеиситно-ферритным По структуре мартенситно феррнтные стали соответствуют сплавам Fe — Сг, при охлаждении которых полиморфные превращения соответствуют реакции б->у+б-^-а(Л4) +6 Количество 6-феррнта в сталях повышается с увеличе­нием содержания Сг и снижением концентрации С С введением С границы существования области у-твердых растворов сдвигаются в сторону более высокого содержания Сг У 13 %-ных хромистых сталей с <0,25% С тер­мокинетическая диаграмма распада аустенита состоит из двух областей превращения При температурах выше 600 °С в случае достаточно низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры Ниже 400 °С при более быстром охлаждении наблюдается без - диффузионное превращение аустенита в мартенсит Количество образовав­шегося мартенсита в каждом из указанных температурных интервалов за­висит, главным образом, от скорости охлаждения и содержания углерода в стали

14.1 2. Назначение и марки сталей

Несмотря на отрицательное влияние 6-феррита на пластичность и ударную вязкость, мартенситно ферритные стали марок 08X13, 12X13, 20X13, 08Х14МФ и др находят довольно широкое применение при изготовлении химических аппаратов и энергетического оборудования (табл 14 1 и 14 2) Наиболее широкое применение в машиностроении имеют стали марок 08X13 и

08Х14МФ е пониженным содержанием углерода

Сталь 08X13 используют как в виде однородного листа и труб, так и кор-

розиоиностойкого слоя биметалла. Сваренные детали из стали 08X13 при­меняют в основном для изготовления внутренних устройств химических ап­паратов и энергетического оборудования, не подлежащих контролю надзор­ных органов за безопасной эксплуатацией. Биметалл с плакирующим слоем из стали 08X13 используют для изготовления нефтехимического оборудо­вания, работающего под давлением при температурах от —40 до 560 °С.

Сталь 08X14МФ применяется на предприятиях энергетического маши­ностроения, в основном в виде труб для изготовления теплообмеиного обо­рудования, работающего при температурах до 350 °С. Стали 12X13 и 20X13 с повышенным содержанием углерода используют для изготовления деталей различных турбни и насосов с температурой эксплуатации до 500 °С.

Сталь марки 14Х17Н2 со значительно большим содержанием Сг, но име­ющая мартенситно-феррнткую структуру благодаря дополнительному леги­рованию Ni, отличается высокой коррозионной стойкостью, не склонна к МКК. Применяется для внутренних устройств оборудования АЭС.

14.1.3. Механические свойства сталей

Механические свойства мартенситио-ферритиых сталей регламентируют в за­висимости от толщины и вида проката В табл. 14.3 приведены основные требования к механическим свойствам. В связи с возможностью формирова­ния структуры с большим количеством ферритной составляющей, способ­ствующей охрупчиванию, нормативными документами, как правило, не пре­дусматриваются требования по величине ударной вязкости. Лишь для отдельных видов проката сталей марок 08X13 и 12X13 регламентирована ве­личина ударной вязкости.

14.2. Свариваемость сталей

14.2.1. Фазовые и структурные превращения при сварке

У стали марки 08X13 с содержанием углерода менее 0,08% термокинетическая диаграмма распада аустенита имеет две области превращения: в интервале 600—930 °С, соответствую­щем образованию ферритно-карбидной структуры, и 120— 420 °С — мартенситной (рис. 14.1). Количество превращенного аустенита в каждом из указанных температурных интервалов зависит главным образом от скорости охлаждения. Например, при охлаждении со средней скоростью 0,025 °С/с превращение аустенита происходит преимущественно в верхней области с образованием феррита и карбидов. Лишь 10 % аустенита в этом случае превращается в мартенсит в процессе охлажде­ния от 420 °С. Повышение скорости охлаждения стали до 10 °С/с способствует переохлаждению аустенита до темпера­туры начала мартенситного превращения (420 °С) и полному его бездиффузионному превращению. Изменения в структуре,

обусловленные увеличением скорости охлаждения, сказыва­ются и на механических свойствах сварных соединений. С воз­растанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости.

Увеличение содержания углерода приводит к сдвигу в об­ласть более низких температур границы превращения у->-(а + + К) и у-*-(а + .М). У сталей с содержанием углерода 0,10— 0,25 % в результате этого полное мартенситное превращение

имеет место после охлаждения со скоростью ~ 1 °С/с.

14.2.2. Сопротивляемость XT и хрупкому разрушению

С точки зрения свариваемости" мартенситно-ферритные стали яв­ляются «неудобным» материалом. В связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях этих с-талей возможно образова­ние холодных трещин. Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера распада аустенита в процессе охлаждения.

В случае формирования мар - тенситной структуры ударная вяз­кость сварных соединений 13%-ных хромистых сталей сни­жается до 0,05—0,10 МДж/м2. Последующий отпуск при 650— 700°С приводит к распаду струк­туры закалки, выделению карбидов, в результате чего тетраго - нальность мартенсита уменьшается. После отпуска ударная вяз­кость возрастает до —1 МДж/м2. С учетом такой возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хроми­стых сталей имеет повышенное содержание углерода для пред­отвращения образования значительного количества феррита в структуре. Таким путем удается избежать охрупчивания стали. Однако при этом наблюдают ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к холодным трещи­нам из-за высокой хрупкости околошовного металла со структу­рой пластинчатого мартенсита.

Формирование значительного количества 6-феррита в струк­туре околошовного металла резко уменьшает склонность свар­ных соединений к образованию холодных трещин. Образование большого количества 6-феррита характерно для 13 %-ных хро­мистых сталей с содержанием С<0,1 %. Количество 6-феррита

в структуре околошовного металла зависит от уровня темпера­туры нагрева. В участках, нагреваемых до температур, близких к Тсолидуса, количество 6-феррита в структуре может стать по­давляющим. Такая структура характерна для участка зоны термического влияния, примыкающего к линии сплавления со швом и подвергающегося при сварке влиянию наиболее высо­ких температур. Ширина этого участка мало зависит от тем­пературы подогрева, но возрастает с погонной энергией сварки. Поэтому для сталей 08X13 и 08Х14МФ с увеличением ширины участка с большим количеством б-феррита отрицательное вли­яние его на вязкость сварных соединений возрастает.

14.2.3. Выбор теплового режима сварки

В соответствии с табл. 14.4 сварка мартенситно-ферритных сталей производится в основном с предварительным и сопут­ствующим подогревом.

Даже для узлов и деталей из стали марки 08X13 с наибо­лее низким содержанием углерода при сварке рекомендуется подогрев до 150—250 °С с последующей термической обработ­кой. Подогрев не производится только при сварке плакирую­щего слоя биметалла.

Дополнительное легирование стали 08Х14МФ карбидообра­зующими элементами снижает «эффективное» содержание С и устойчивость аустенита в процессе охлаждения, способствуя его распаду уже при 300 °С. Тетрагональность мартенсита уменьшается, что благоприятно сказывается на свариваемости. Сталь 08Х14МФ, легированная дополнительно Мо и V, свари­вается в результате этого без подогрева.

Сварное

соединение

msd.com.ua

Мартенситно-ферритные стали

Темы: Сварка стали.

Мартенситно-ферритные стали. К этому классу относят стали с частичным γ→α(м)-превращением. Термокинетическая диаграмма у этих сталей состоит из двух областей превращения. При температурах >600оС при низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. При больщой скорости охлаждения <400oС) наблюдается бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Количество образовавшегося мартенсита зависит от содержания углерода и скорости охлаждения.

Другие страницы по теме

Мартенситно-ферритные стали

:

Содержание хрома в мартенситно-ферритных сталях 13 ... 14 %, что оптимально по коррозионной стойкости. Такой уровень легирования хромом обеспечивает пассивацию поверхности в агрессивных средах, связанных с нефтехимическим производством; в воде высоких параметров, в том числе с борным регулированием.

Дальнейшее повышение содержания хрома практически без увеличения коррозионной стойкости сталей в указанных средах способствует формированию в их структуре значительного количества ферритной составляющей. Стали с большим содержанием δ-феррита в структуре отличаются повышенной склонностью к хрупкому разрушению, их сварка связана с риском образования холодных трещин.

Мартенситно-ферритные стали находят довольно широкое применение для изготовления нефтехимической аппаратуры и энергетического оборудования (табл. 1и 2).

По свариваемости мартенситно-ферритные стали являются неудобными материалами. В связи с неизбежной подкалкой при сварке сварные соединения мартенситно-ферритных сталей склонны к образованию трещин замедленного разрушения. Кроме того, при перегреве в 3ТВ часто наблюдают трещины хрупкого разрушения.

Ударная вязкость металла в 3ТВ сварных соединений 13%-ных хромистых сталей снижается до 10 дж/см2 . В случае низкого содержания δ-феррита последующим термическим отпуском при 700оС, способствующим распаду структур закалки и выделению карбидов, можно повысить ударную вязкость металла в 3ТВ до 50... 100 Дж/см2 При способах сварки, способствующих значительному перегреву металла в 3ТВ с образованием структуры с большим содержанием о-феррита, термический отпуск мало влияет на ударную вязкость, в результате чего сварные соединения отличаются высокой хрупкостью и не годятся для нагруженных конструкций.

Таблица 1. Мартенситно-ферритные стали: химический состав.

Таблица 2. Механические свойства хромистых мартенситно-ферритных сталей, не менее.

Эффективным способом снижения содержания ферритной составляющей в структуре хромистых сталей является легирование их углеродом и никелем.

Образование большого количества δ-феррита в структуре околошовного металла характерно для 13 ... 14%-ных хромистых сталей с <0,1 % С. В участках ОШ3 сварных соединений, нагреваемых до температур, близких к температуре солидуса, количество δ-феррита в структуре может быть подавляющим. Ширина таких участков мало зависит от температуры подогрева при сварке, но возрастает с погонной энергией сварки.

Мартенситно-ферритные стали сваривают, как правило, с предварительным и сопутствующим подогревом (табл. 10.45).

Для низкоуглеродистой стали 08Х14МФ подогрев при сварке не при меняют, так как легирование карбидообразующими элементами снижает эффективное содержание углерода.

Способы сварки и применяемые для мартенситно-ферритных сталей сварочные материалы приведены в табл. 10.46.

Таблица 3. Рекомендации по тепловому режиму сварки мартенситно-ферритных сталей.

Таблица. Способы сварки, сварочные материалы и механические свойства сварных соединений мартенситно-ферритных сталей.

• < Аустенитно-ферритные стали
• Ферритные стали >

weldzone.info

Мартенситно-ферритная сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Мартенситно-ферритная сталь

Cтраница 1

Мартенситно-ферритные стали обычно являются высокохромистыми ( 10 - 14 % Сг), легируются W, Мо, V и другими элементами. В машиностроении эти стали используют для изготовления деталей, предназначенных на значительный срок службы при температурах до 600 С.  [1]

Аустенитные и мартенситно-ферритные стали практически не поддаются обычной кислородной резке. Объясняется это тем, что образующиеся в процессе этой операции окислы хрома, температура плавления которых выше температуры плавления разрезаемого металла, не могут быть удалены в жидком виде из полости реза, препятствуя этим проникновению кислорода к поверхности металла. Поэтому наиболее широко распространено разделение труб из этих сталей в условиях монтажа способом электродуговой резки, отличающимся простотой, маневренностью и достаточно высокой производительностью. Трубу обертывают предварительно листовым асбестом, оставляя открытым место будущего реза. После этого на трубу надевают металлический хомут, край которого проходит по намеченной линии реза, и зажигают дугу. Расплавляемым электродом типа Э-42 выплавляют металл трубы в нужном месте. Для получения ровного реза рекомендуется опирать электрод о край хомута, надетого на трубу.  [2]

Для соединения мартенситно-ферритных сталей применяют дуговую сварку штучными электродами, в защитных газах и под флюсом. Больше распространены сварочные электроды типа Э-10 Х25Н13Г2 ( марки ОЗЛ-6, ЦЛ-25) и проволоки ( Св 07Х25Ш2Г2), обеспечивающие получение аустенитного наплавленного металла.  [3]

Трубопроводы из мартенситно-ферритных сталей сваривают при температуре окружающего воздуха не ниже О С, а элементы трубопроводов из стали 15ХМ - при температуре не ниже - 10 С с подогревом до 250 - 300 С независимо от толщины стали. Допустимый перерыв между окончанием сварки и началом термообработки должен соответствовать требованиям проекта производства сварочных работ. В процессе сварки не допускается перегрев стыка труб из аустенитной стали.  [4]

Сварные соединения мартенситно-ферритных сталей должны быть подвергнуты термическому отпуску для смягчения структур закалки и снятия остаточных напряжений.  [5]

Как производят сварку мартенситно-ферритных сталей.  [6]

Следует избегать отпуска мартенситно-ферритных сталей в интервале температур 400 - 500 С в связи с явлением необратимой отпускной хрупкости и в интервале 560 - 650 С - из-за появления склонности к МКК - Если изделие из стали 14Х17Н2 подвергается сварке, то в зоне термического влияния возникает склонность к МКК - Поэтому сварные изделия из этой стали следует подвергать отпуску при 680 - 720 С в течение 30 мин - f - 1 мин на 1 мм толщины.  [7]

С точки зрения свариваемости мартенситно-ферритные стали являются неудобным материалом. В связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях возможно образование холодных трещин. Из-за опасности образования холодных трещин и хрупкого разрушения вследствие резкого снижения ударной вязкости металла околошовной зоны сварку этих сталей нужно вести с предварительным и сопутствующим подогревом, а также подвергать сварные соединения термическому отпуску. Время между сваркой и отпуском для этих сталей не ограничивается.  [8]

Почему с точки зрения свариваемости мартенситно-ферритные стали являются неудобным материалом.  [9]

В соответствии с табл. 8.8. сварка мартенситно-ферритных сталей производится в основном с предварительным и сопутствующим подогревом.  [10]

В настоящее время в теплоэнергетике перспективный материалом считаются мартенситно-ферритные стали, легированные 10 - 12 % хрома. Из сталей этой группы более других исследованы и освоены деформируемые стали 1Х12В2МФ ( ЭИ756) и литая сталь 1Х12В2МФНЛ ( ЦЖ5), предел длительной прочности которых в 1 5 раза превосходит предел длительной прочности перлитных хромомолибденованадиевых сталей. Эти стали отличаются, кроме того, повышенной пластичностью и большей окалиностойкостью при рабочих температурах.  [11]

При быстром охлаждении с высоких температур эти стали претерпевают такие же изменения, как и стали мартенситного класса. Мартенситно-ферритные стали содержат в своем составе больше легированного феррита ( б-феррита), чем мартенситные.  [12]

Коррозионностойкие стали, кроме сталей мартенситного класса, после горячей пластической деформации можно охлаждать на воздухе, а стали ферритного класса ОХ17Т, Х25Т и др., во избежание развития МЪ-град хрупкости, желательно подвергать ускоренному охлаждению - вплоть до охлаждения в воде. Для мар-тенситных и мартенситно-ферритных сталей на основе Х13, Х18 и др. рекомендуется замедленное охлаждение.  [13]

Сварочные свойства хромистых сталей и свойства получаемых сварных соединений в значительной степени зависят от того, относится ли сталь к мартенситному или ферритному классам. Сварочные свойства мартенситно-ферритных сталей являются промежуточными, но практически приближаются к свойствам сталей мартенситной группы.  [14]

Такой уровень легирования Сг обеспечивает легкую пассивацию поверхности во многих агрессивных средах, связанных с производством нефтехимических продуктов. При повышении содержания хрома более 12 % коррозионная стойкость практически не увеличивается. Вместе с тем в этом случае имеет место проявление склонности стали к охрупчиванию и снижению прочности в связи с формированием в структуре значительного количества ферритной составляющей. Эти стали известны еще под названием полуферритных. По структуре мартенситно-ферритные стали соответствуют сплавам Fe - Сг. Количество б - феррита в сталях повышается с увеличением содержания Сг и снижением концентрации углерода. С введением углерода границы существования области у - твердых растворов сдвигаются в сторону более высокого содержания Сг. У 13 % - ных хромистых сталей С 0 25 % термокинетическая диаграмма распада аустенита состоит из двух областей превращения. При температурах выше 600 С в случае достаточно низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. Ниже 400 С при более быстром охлаждении наблюдается бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Количество образовавшегося мартенсита в каждом из указанных температурных интервалов зависит, главным образом, от скорости охлаждения и содержания углерода в стали.  [15]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Сталь - мартенситно-ферритный класс - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Сталь - мартенситно-ферритный класс

Cтраница 1

Стали мартенситно-ферритного класса 1Х12В2МФ ( ЭИ756) и 1Х12В2МФНЛ ( ЦЖ5) проявляют при сварке значительную склонность к закалке и соответственно к образованию структуры мартенсита с возможным появлением околошовных трещин. Вблизи линии сплавления твердость основного металла может достигать 400 - 500 Нв. Поэтому эти стали требуют тщательного подхода к выбору и обеспечению оптимальных тепловых режимов сварки.  [1]

Стали мартенситно-ферритного класса содержат значительное количество хрома и дополнительное количество молибдена, вольфрама, ванадия и ниобия; обладают высоким сопротивлением коррозии в атмосферных условиях, в воде, водяном паре, а также в растворах кислот, щелочей, солей и имеют повышенную жаропрочность. Склонны к закалке после нагрева во время производственных операций и при сварке, что резко снижает их пластичность.  [2]

Свариваемость сталей мартенситно-ферритного класса характеризуется следующими особенностями.  [3]

При сварке сталей мартенситного и мартенситно-ферритного класса в околошовной зоне, а при составе шва, близком к составу основного металла, и в шве могут создаваться закалочные мартен-ситные структуры, имеющие высокую твердость и малую пластичность. При определенных условиях это может привести к появлению в шве и околошовной зоне холодных трещин. Образование трещин исключается предварительным и сопутствующим подогревом до 200 - 450 С, снижением содержания в металле шва водорода и применением последующего высокого отпуска. Для получения высокой прочности сварного соединения до и во время сварки выполняется предварительный и сопутствующий подогрев. При невозможности подогрева, а иногда и при его наличии после сварки осуществляется соответствующая термическая обработка. При отсутствии ( по каким-либо причинам) подогрева и последующей термической обработки используются сварочные материалы, дающие металл шва с аустенит-ной структурой.  [4]

При мнкронсследовании сварных соединений труб поверхностей нагрева котлов из сталей мартенситно-ферритного класса, выполненных ручной дуговой сваркой аустенитным присадочным материалом, типичными структурами являются: для наплавленного металла - аустенит с ферритными прослойками по границам зерен н единичными выделениями карбидов, для высокотемпературной зоны термического влияния - ферритно-аустеннтная. Допускается наличие ферритной полосы вдоль линии сплавления со стороны основного металла.  [5]

Типичными структурами, выявляемыми при микроисследовании сварных соединений поверхностей нагрева котлов из сталей мартенситно-ферритного класса, выполненных ручной электродуговой сваркой с аустенитными присадочными материалами, являются: аустенит с ферритными прослойками ло границам зерен и единичными выделениями карбидов для наплавленного металла, феррито-перлит для высокотемпературной зоны термического влияния.  [6]

В последнее время, наряду с разработкой, исследованием и промышленным освоением малолегированных марок стали перлитного класса, широкое развитие получили работы в области исследования стали промежуточного, мартенситно-ферритного класса; сталь этого типа, содержащая 12 % хрома, дополнительно легированная молибденом, ванадием, вольфрамом и ниобием в количествах, не превышающих 1 - 2 % каждого из элементов, при термической обработке с охлаждением на воздухе содержит в структуре помимо продуктов отпущенного при высоких температурах мартенсита структурно свободный феррит в том или ином количестве. По сопротивлению окислению 12 % - ные хромистые стали до температуры 650 С не уступают хромоникелевым сталям аусте-нитного класса.  [8]

Несмотря на высокую коррозионную стойкость сталей ферритного класса марок Х25, Х28 их применение осложняется вследствие склонности к росту зерна и нетехнологичности. Поэтому их широко используют в виде литейных сплавов. Стали мартенситного класса применяют либо как конструкционные ( марки 0X13, 1X13, 2X13), либо как инструментальные стали ( марки 3X13, 4X13) для режущего или измерительных инструментов. Стали мартенситно-ферритного класса благодаря высокому сопротивлению истиранию применяют для изготовления деталей подшипников: колец, роликов, шариков.  [9]

Рекомендуемые тепловые режимы требуют Точного и тщательного соблюдения температур в пределах допустимых отклонений, поскольку эти стали проявляют повышенную чувствительность к подкалке. Нарушение этих режимов, например охлаждение стыков труб после сварки не до 150 С, а до комнатной температуры, приводит к резкому снижению пластичности металла и околошовной зоны и к возникновению опасности образования трещин. При этом происходит распад остаточного аустенита с образованием мартенсита, вследствие чего повышаются внутренние напряжения в сварном соединении и резко возрастает склонность металла к хрупкому разрушению. В сварном шве, не подвергнутом термической обработке, эти процессы протекают особенно интенсивно спустя сутки после окончания сварки. Поэтому для сталей мартенситно-ферритного класса кроме точного соблюдения режима охлаждения важным условием является проведение термической обработки сварного шва сразу же после сварки, в крайнем случае не позднее чем через 24 ч после ее окончания. Термическая обработка сварных соединений паропроводов из сталей мартенситно-ферритного класса проводится в условиях монтажа тепловых электростанций с особой тщательностью.  [10]

Рекомендуемые тепловые режимы требуют Точного и тщательного соблюдения температур в пределах допустимых отклонений, поскольку эти стали проявляют повышенную чувствительность к подкалке. Нарушение этих режимов, например охлаждение стыков труб после сварки не до 150 С, а до комнатной температуры, приводит к резкому снижению пластичности металла и околошовной зоны и к возникновению опасности образования трещин. При этом происходит распад остаточного аустенита с образованием мартенсита, вследствие чего повышаются внутренние напряжения в сварном соединении и резко возрастает склонность металла к хрупкому разрушению. В сварном шве, не подвергнутом термической обработке, эти процессы протекают особенно интенсивно спустя сутки после окончания сварки. Поэтому для сталей мартенситно-ферритного класса кроме точного соблюдения режима охлаждения важным условием является проведение термической обработки сварного шва сразу же после сварки, в крайнем случае не позднее чем через 24 ч после ее окончания. Термическая обработка сварных соединений паропроводов из сталей мартенситно-ферритного класса проводится в условиях монтажа тепловых электростанций с особой тщательностью.  [11]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ | Инструмент, проверенный временем

(Зубченко А. С.)

14.1. Состав и свойства сталей

14 1 1 Структура сталей

С точки зрения коррозионной стойкости оптимальное содержание Сг в стали составляет 12—14 % Такой уровень легирования Сг обеспечивает легкую пассивацию поверхности во многих агрессивных средах, связанных с произ­водством нефтехимических продуктов, а также в воде высоких параметров с борным регулированием При повышении содержания хрома более 12 % коррозионная стойкость практически не увеличивается Вместе с тем в этом случае имеет место проявление склонности стали к охрупчиванию и сни­жению прочности в связи с формированием в структуре значительного ко­личества ферритной составляющей 13—14 %-кые хромистые стали с час­тичным у-»-а (М)-превращением относят к мартеиситно-ферритным По структуре мартенситно феррнтные стали соответствуют сплавам Fe — Сг, при охлаждении которых полиморфные превращения соответствуют реакции б->у+б-^-а(Л4) +6 Количество 6-феррнта в сталях повышается с увеличе­нием содержания Сг и снижением концентрации С С введением С границы существования области у-твердых растворов сдвигаются в сторону более высокого содержания Сг У 13 %-ных хромистых сталей с <0,25% С тер­мокинетическая диаграмма распада аустенита состоит из двух областей превращения При температурах выше 600 °С в случае достаточно низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры Ниже 400 °С при более быстром охлаждении наблюдается без — диффузионное превращение аустенита в мартенсит Количество образовав­шегося мартенсита в каждом из указанных температурных интервалов за­висит, главным образом, от скорости охлаждения и содержания углерода в стали

14.1 2. Назначение и марки сталей

Несмотря на отрицательное влияние 6-феррита на пластичность и ударную вязкость, мартенситно ферритные стали марок 08X13, 12X13, 20X13, 08Х14МФ и др находят довольно широкое применение при изготовлении химических аппаратов и энергетического оборудования (табл 14 1 и 14 2) Наиболее широкое применение в машиностроении имеют стали марок 08X13 и

08Х14МФ е пониженным содержанием углерода

Сталь 08X13 используют как в виде однородного листа и труб, так и кор-

розиоиностойкого слоя биметалла. Сваренные детали из стали 08X13 при­меняют в основном для изготовления внутренних устройств химических ап­паратов и энергетического оборудования, не подлежащих контролю надзор­ных органов за безопасной эксплуатацией. Биметалл с плакирующим слоем из стали 08X13 используют для изготовления нефтехимического оборудо­вания, работающего под давлением при температурах от —40 до 560 °С.

Сталь 08X14МФ применяется на предприятиях энергетического маши­ностроения, в основном в виде труб для изготовления теплообмеиного обо­рудования, работающего при температурах до 350 °С. Стали 12X13 и 20X13 с повышенным содержанием углерода используют для изготовления деталей различных турбни и насосов с температурой эксплуатации до 500 °С.

Сталь марки 14Х17Н2 со значительно большим содержанием Сг, но име­ющая мартенситно-феррнткую структуру благодаря дополнительному леги­рованию Ni, отличается высокой коррозионной стойкостью, не склонна к МКК. Применяется для внутренних устройств оборудования АЭС.

14.1.3. Механические свойства сталей

Механические свойства мартенситио-ферритиых сталей регламентируют в за­висимости от толщины и вида проката В табл. 14.3 приведены основные требования к механическим свойствам. В связи с возможностью формирова­ния структуры с большим количеством ферритной составляющей, способ­ствующей охрупчиванию, нормативными документами, как правило, не пре­дусматриваются требования по величине ударной вязкости. Лишь для отдельных видов проката сталей марок 08X13 и 12X13 регламентирована ве­личина ударной вязкости.

14.2. Свариваемость сталей

14.2.1. Фазовые и структурные превращения при сварке

У стали марки 08X13 с содержанием углерода менее 0,08% термокинетическая диаграмма распада аустенита имеет две области превращения: в интервале 600—930 °С, соответствую­щем образованию ферритно-карбидной структуры, и 120— 420 °С — мартенситной (рис. 14.1). Количество превращенного аустенита в каждом из указанных температурных интервалов зависит главным образом от скорости охлаждения. Например, при охлаждении со средней скоростью 0,025 °С/с превращение аустенита происходит преимущественно в верхней области с образованием феррита и карбидов. Лишь 10 % аустенита в этом случае превращается в мартенсит в процессе охлажде­ния от 420 °С. Повышение скорости охлаждения стали до 10 °С/с способствует переохлаждению аустенита до темпера­туры начала мартенситного превращения (420 °С) и полному его бездиффузионному превращению. Изменения в структуре,

обусловленные увеличением скорости охлаждения, сказыва­ются и на механических свойствах сварных соединений. С воз­растанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости.

Увеличение содержания углерода приводит к сдвигу в об­ласть более низких температур границы превращения у->-(а + + К) и у-*-(а + .М). У сталей с содержанием углерода 0,10— 0,25 % в результате этого полное мартенситное превращение

имеет место после охлаждения со скоростью ~ 1 °С/с.

14.2.2. Сопротивляемость XT и хрупкому разрушению

С точки зрения свариваемости" мартенситно-ферритные стали яв­ляются «неудобным» материалом. В связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях этих с-талей возможно образова­ние холодных трещин. Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера распада аустенита в процессе охлаждения.

В случае формирования мар — тенситной структуры ударная вяз­кость сварных соединений 13%-ных хромистых сталей сни­жается до 0,05—0,10 МДж/м2. Последующий отпуск при 650— 700°С приводит к распаду струк­туры закалки, выделению карбидов, в результате чего тетраго — нальность мартенсита уменьшается. После отпуска ударная вяз­кость возрастает до —1 МДж/м2. С учетом такой возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хроми­стых сталей имеет повышенное содержание углерода для пред­отвращения образования значительного количества феррита в структуре. Таким путем удается избежать охрупчивания стали. Однако при этом наблюдают ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к холодным трещи­нам из-за высокой хрупкости околошовного металла со структу­рой пластинчатого мартенсита.

Формирование значительного количества 6-феррита в струк­туре околошовного металла резко уменьшает склонность свар­ных соединений к образованию холодных трещин. Образование большого количества 6-феррита характерно для 13 %-ных хро­мистых сталей с содержанием С<0,1 %. Количество 6-феррита

в структуре околошовного металла зависит от уровня темпера­туры нагрева. В участках, нагреваемых до температур, близких к Тсолидуса, количество 6-феррита в структуре может стать по­давляющим. Такая структура характерна для участка зоны термического влияния, примыкающего к линии сплавления со швом и подвергающегося при сварке влиянию наиболее высо­ких температур. Ширина этого участка мало зависит от тем­пературы подогрева, но возрастает с погонной энергией сварки. Поэтому для сталей 08X13 и 08Х14МФ с увеличением ширины участка с большим количеством б-феррита отрицательное вли­яние его на вязкость сварных соединений возрастает.

14.2.3. Выбор теплового режима сварки

В соответствии с табл. 14.4 сварка мартенситно-ферритных сталей производится в основном с предварительным и сопут­ствующим подогревом.

Даже для узлов и деталей из стали марки 08X13 с наибо­лее низким содержанием углерода при сварке рекомендуется подогрев до 150—250 °С с последующей термической обработ­кой. Подогрев не производится только при сварке плакирую­щего слоя биметалла.

Дополнительное легирование стали 08Х14МФ карбидообра­зующими элементами снижает «эффективное» содержание С и устойчивость аустенита в процессе охлаждения, способствуя его распаду уже при 300 °С. Тетрагональность мартенсита уменьшается, что благоприятно сказывается на свариваемости. Сталь 08Х14МФ, легированная дополнительно Мо и V, свари­вается в результате этого без подогрева.

Сварное

соединение

14.3. Технология сварки и свойства соединений

14.3.1. Способы сварки и сварочные материалы

Для стали 08X13 применяют различные способы сварки: руч­ная штучными электродами и в защитных газах, автоматиче­ская под флюсом. Разнообразны также применяемые свароч­ные материалы. Их марки регламентированы в ОСТ 26-01-77, РТМ 108.940.08—85 и отраслевых инструкциях (табл. 14.5). Среди них наибольшее распространение имеют сварочные электроды и проволоки, обеспечивающие получение аустенит — ного наплавленного металла (электроды типа Э-10Х25Н13Г2, проволока Св-07Х25Н12Г2Т).

Присадочные материалы для ручной дуговой сварки (элек­троды типа Э-10Х18Н2), аргонодуговой и автоматической сварки под флюсом (проволока Св-08Х18Н2ГТ и Св-08Х14ГНТ)

стали 14Х17Н2 по химическому составу близки к основному металлу. Для деталей и узлов из стали 14Х17Н2 находит также применение способ электронно-лучевой сварки.

14.3.2. Термическая обработка

Из-за опасности образования холодных трещин и просто хруп­кого разрушения вследствие резкого снижения ударной вязко­сти околошовного металла сварные соединения мартенситно — ферритных сталей должны быть подвергнуты термическому от­пуску для «смягчения» структур закалки и снятия остаточных напряжений. Режим термической обработки приведен в табл. 14.4.

14.3.3. Механические и служебные свойства соединений

Так как для сталей 08X13, 08Х14МФ, 12X13 и 20X13 приме­няют в основном аустенитные сварочные материалы, то проч­ностные свойства их сварных соединений ниже по сравнению с основным металлом. Равнопрочность достигается при исполь­зовании для сварки электродов и проволок, обеспечивающих получение металла швов с мартенситной структурой (электро­дов АНВ-1, АНВ-2, ЦЛ-51) (табл. 14.5).

К сварным соединениям стали 14Х17Н2 предъявляют тре­бования стойкости против МКК. Эта стойкость обеспечивается рекомендуемой в табл. 14.4 термообработкой.

hssco.ru

Двухфазные – ферритно-мартенситные стали

Двухфазные – ферритно-мартенситные стали (ДФМС) — это низкоуглеродистые низколегированные стали, структура которых представляет собой мелкозернистую ферритную матрицу с 15—25% мартенсита в виде отдельных островков. В структуре также может присутствовать небольшое количество остаточного аустенита, бейнита и дисперсных карбидов.

Существует широкий набор ДФМС, различающихся по структуре и свойствам. Базовыми ДФМС являются стали типа 06ХГСЮ (0,05—0,08% С; 1,1—1,4% Mn; 0,4—0,7% Сr; 0,3—0,5% Si) и 06Г2СЮ (0,05—0,08% С; 1,4-4,7% Mn; 0,4—0,6 Si), Листовые ДФМС с высокой штампуемостью по составу близки к широко распространенным сталям типа 09Г2С; 09Г2; 09Г2Д; 10Г2С1 и т. п. (ГОСТ 19282—73).

Основной вариант термической обработки для получения ферритно-мартенситной структуры — неполная закалка: нагрев до температур межкритического интервала (МКИ) АС1—Аc3 с последующим охлаждением. Получение необходимого соотношения структурных составляющих ДФМС при термической обработке обеспечивается путем снижения (до 0,08—0,09%) содержания углерода в стали, что позволяет уменьшить зависимость количества аустенита от температуры нагрева.

Конкретный режим термической обработки для получения ДФМС с требуемыми свойствами назначается в зависимости от состава стали с учетом параметров термического оборудования (скорости и продолжительности нагрева, средств охлаждения нагретой полосы, возможности проведения отпуска и т. д.). В общем случае температура нагрева должна соответствовать Aс1+(60÷90 °С); охлаждение от температур МКИ предпочтительно проводить с умеренными скоростями (5-30°С/с) до 400—500 °C что обеспечивает стабильность получения 15—25% мартенсита и лучшую пластичность и вязкость (рис. 1). При этом существует достаточно широкий интервал температур нагрева (40—80 °C), которые, в свою очередь, обеспечивают примерное постоянство структуры и прочностных свойств. Отпуск при 200—250 °С способствует улучшению комплекса механических свойств (табл. 1).

Двухфазные ферритно-мартенситные стали предназначены для изготовления деталей холодной пластической деформацией (штамповкой, высадкой, вытяжкой, гибкой). Их окончательные прочностные характеристики формируются в процессе изготовления деталей — в результате упрочнения при деформации и последующего старения уже готовых деталей, например во время сушки лакокрасочного покрытия при 170—200 °С. Повышение прочности ДФМС в процессе деформации составляет в среднем 10 МПа на 1% обжатия поперечного сечения. В критическом сечении суммарная (на всех операциях) деформация при изготовлении деталей методами холодной объемной штамповки для гарантированного обеспечения σв≥800 МПа должна быть порядка 20—25%. Механические свойства ДФМС после закалки и деформационного старения, приведены в табл. 2.

Поскольку предел выносливости определяется прочностными характеристиками, то ДФМС имеют определенные преимущества и при циклических испытаниях.

Сталь 09Г2 (рис. 2) после обработки на двухфазную структуру имеет повышенный предел выносливости; одновременно примерно в 3—3,5 раза увеличивается число циклов до разрушения в области малоцикловой усталости. Соответствующие механические свойства при растяжении приведены в табл. 3.

Упрочнение ДФМС создают участки мартенсита: каждый 1% мартенситной составляющей в структуре повышает, временное сопротивление разрыву примерно на 10 МПа независимо от прочности и геометрии мартенситной фазы. Разобщенность мелких участков мартенсита и высокая пластичность феррита значительно облегчают начальную пластическую деформацию. Характерный признак ферритно-мартенситных сталей — отсутствие на диаграмме растяжения площадки* текучести. При одинаковом значении общего (δобщ) и равномерного (δр) удлинения ДФМС обладают большей прочностью и более низким отношением σ0,2/σв (0,4—0,6), чем обычные низколегированные стали. При этом сопротивление малым пластическим деформациям (σ0,2) у ДФМС ниже, чем у сталей с ферритно-перлитной структурой.

При всех уровнях прочности все показатели технологической пластичности ДФМС (σ0,2/σв, δр, δобщ. вытяжка по Эриксену, прогиб, высота стаканчика и т. д,), кроме раздачи отверстия, превосходят аналогичные показатели обычных сталей.

Повышенная технологическая пластичность ДФМС позволяет применять их. для листовой штамповки деталей достаточно сложной конфигурации, что является преимуществом этих сталей перед другими высокопрочными сталями.

Сопротивление коррозии ДФМС находится на уровне сопротивления коррозии сталей для глубокой вытяжки.

ДФМС удовлетворительно свариваются методом точечной сварки. Предел выносливости при знакопеременном изгибе составляет для сварного шва и основного металла (σв≈550 МПа) соответственно 317 и 350 МПа, т. е. 50 и 60% σв≈550 МПа основного металла.

В случае применения ДФМС для деталей массивных сечений, когда необходимо обеспечить достаточную прокаливаемость, целесообразно использовать составы с повышенным содержанием марганца или с добавками хрома, бора и т. д.

Экономическая эффективность применения ДФМС, которые дороже низкоуглеродистых сталей, определяется экономией массы деталей (на 20—25%). Применение ДФМС в некоторых случаях позволяет исключить упрочняющую термическую обработку деталей, например высокопрочных крепежных изделий, получаемых методом холодной высадки.

metiz-bearing.ru

• 
  Сатинированная сталь
• 
  Марка стали трубы нкт
• 
  Мартенситное превращение в стали
• 
  Анодировка стальных деталей в домашних условиях
• 
  Легированной стали марка
• 
  Листы профилированные стальные оцинкованные
• 
  Стальная электросварная оцинкованная труба
• 
  Обозначения легирующих элементов в сталях
• 
  Марка инструментальной высококачественной стали
• 
  Марка котловая сталь
• 
  Стальные трубы сварные гост