- более высокая прочность;
- легко поддается обработке способом холодной формовки;
- увеличиваются сроки эксплуатации без изменений свойств металла;
- нержавеющая сталь имеет более привлекательный внешний вид, легко поддается сварке;
- детали механизмов и машин более износостойкие и надежные и т. д.
- титан и никель;
- кобальт и молибден;
- ниобий и другие добавки.
- медицинские инструменты и столовые приборы;
- трубопроводы для перекачки агрессивных жидкостей и пищевые контейнеры.
- в марке сплава (обозначение) первая цифра говорит о присутствии углерода, соответствует сотой части процента;
- наличие различных присадок (в процентах), определяется цифрами, стоящими сразу после букв, обозначающих тот или иной химический элемент (Х — хром, М — молибден и т. д.).
- ферритный;
- мартенситный;
- аустенитный;
- ферритно-мартенситный;
- аустенито-мартенситный;
- аустенито-ферритный.
- обладают высокой коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах;
- имеют более низкую стоимость по сравнению с коррозионностойкими сплавами на никелевой основе.
- имеют невысокую жаропрочность и жаростойкость по сравнению с коррозионностойкими сплавами на никелевой основе.
Нержавеющие сплавы и стали. Нержавеющие сплавы и стали
Нержавеющие стали и сплавы - Справочник химика 21
из "Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов Издание 4"
Нержавеющими сталями обычно называют коррозионностойкие сплавы на основе железа и хрома, содержащие углерод, а в некоторых случаях и другие легирующие элементы никель, молибден, марганец, медь, титан и т. д. [c.108] Обычно нержавеющие стали содержат (главным образом в твердом растворе с железом) не менее 12—13 % хрома. [c.108] Важнейшими структурными составляющими нержавеющих сталей являются твердые растворы, содержащие железо, хром, углерод и другие элементы и обладающие пространственной решеткой а-железа (феррит) твердые растворы, содержащие железо, хром, углерод и другие элементы, имеющие пространственную решетку у-железа (аустенит) продукты частичного или полного распада твердых растворов, сложные хромсодержащие карбиды, неметаллические включения и др. [c.108] К элементам, способствующим образованию с железом твердого раствора феррита (а-раствора), помимо хрома, относятся молибден, титан, ниобий, кремний, алюминий и др. [c.108] К элементам, добавляемым к железу для увеличения области твердого раствора аустенита ( -раствор), относятся никель, марганец, кобальт, которые образуют с железом ряд непрерывных твердых растворов. Углерод, азот, медь также являются аустенитообра-зукяцими элементами, однако они ограничивают область твердого у-раствора вследствие выделения избыточной фазы. [c.108] Свойства элементов расширять у-область или сужать ее используются в практике для получения сплавов с определенными свойствами. Добавляя к сплаву железо — углерод аустенитообразующие элементы, можно расширить у-область и сохранить ее при комнатной температуре. Ценные свойства аустенита заключаются в высокой пластичности и хорошей свариваемости. Кроме того, аустенит немагнитен. [c.109] Добавляя к сплаву железо — углерод ферритообразующие элементы, которые замыкают у-область, можно в зависимости от количества этих элементов получить промежуточные структуры — начиная от мартенсита и кончая ферритом. Таким образом, нержавеющие стали, применяемые в технике, обладают сложной структурой. Важнейшими структурными составляющими нержавеющих сталей, определяющими их коррозионную стойкость, являются твердые растворы, содержащие значительное количество хрома. Чем ближе структ а к однородному твердому раствору, тем выше ее коррозионная стойкость. Нарушение однородности структуры ведет к снижению коррозионной стойкости нержавеющих сталей. [c.109] Примечание. Химические элементы в сталях обозначены следующими буквами А—азот Б — ниобий В — вольфрам Г — марганец Д — медь Е — селен М — молибден Н — никель Р — бор С —кремний Т — титан Ю — алюминий К — кобальт X — хром Ц — цирконий. [c.109] Наименование марок сталей состоит из обозначения элементов и следующих за ними цифр. Цифры, стоящие после букв, указывают среднее содержание легирующего элемента в целых единицах (кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах). Цифры перед буквенным обозначением указывают среднее или максимальное (при отсутствии нижнего предела) содержание углерода в стали в сотых долях процента. Букву А (азот) ставить в конце обозначения марки не допускается. [c.109] Наименование марок сплавов состоит только из буквенных обозначений элементов, за исключением никеля, после которого указываются цифры, обозначающие его среднее содержание в процентах. [c.109] Химический состав нержавеющих сталей, ГОСТы и технические условия на поставку металла приведены в табл. 2 и 3. [c.109] Для повышения коррозионной стойкости деталей из нержавеющих сталей и сплавов в процессе изготовления их подвергают соответствующей термической обработке. [c.109] В табл. 4 приведены режимы термической обработки и получаемые при этом механические свойства нержавеющих сталей и сплавов. [c.109]Вернуться к основной статье
chem21.info
Нержавеющие сплавы и стали
Нержавейка (нержавеющая сталь) представляет собой сложнолегированную сталь, которая проявляет стойкость против коррозии в агрессивных средах и ржавления в атмосферных условиях.
Хром (Cr) составляет от 12% до 20% нержавеющей стали и является основным ее легирующим элементом. Нержавеющие стали, кроме Хрома, имеют в своем составе химические элементы, что сопутствуют железу в его сплавах: Углерод (С), Кремний (Si), Марганец (Mn), Серу (S), Фосфор (Р). Чтобы придать нержавейке необходимые физико-механические свойства и стойкость против коррозии, в ее состав вводят такие элементы, как: Марганец (Mn), Никель (Ni), Титан (Ti), Ниобий (Nb), Молибден (Mo), Кобальт (Co). Сопротивление коррозии у стали будет тем выше, чем выше в ее содержании доля Cr. В обычных условиях и среде, что характеризуется слабой агрессивностью, сплавы не будут ржаветь, при содержании более 12% Cr. Чтобы сплавы были стойкими к коррозии и в средах, что более агрессивны по окислительности (в азотной кислоте крепостью до 50 процентов, к примеру) они должны содержать более 17% Cr.
Стойкость нержавейки относительно коррозии объясняется тем, что хромосодержащий сплав при контакте со средой на поверхности образует тончайшую защитную пленку из нерастворимых соединений (в основном окислов). При этом большую роль играет однородность металла, не существует ли у стали склонности к межкристаллитной коррозии, соответствующее состояние поверхности. В ряде агрессивных сред может возникать коррозионное растрескивание, что вызвано высокими напряжениями в аппаратуре и деталях. Высокий уровень стойкости в сильных кислотах проявляют сложнолегированные нержавеющие сплавы и стали, которые содержат большую долю Ni с присадками Si, Cu, Mo в различных сочетаниях. Причем, соответствующая марка нержавейки выбирается, исходя из конкретных условий. Существуют также жаростойкие нержавеющие стали.
www.met-str.ru
Нержавеющий металл
Сталь нержавеющая
Имея особые характеристики, которых нет у других видов металлов и их сплавов, нержавеющий металл пользуется большой популярностью во всех сферах жизнедеятельности человека. Само название говорит о том, что он не подвержен коррозии.
Повсеместное распространение нержавеющей стали началось в начале прошлого века, после получения Гарри Бреарли сплава, устойчивого к ржавчине. Это послужило становлению нового направления в металлургии и в производственной сфере в целом. В настоящее время, сталь нержавеющая, в том или ином виде, используется во всех странах мира.
Улучшение характеристик сталей
Сплав железа с углеродом — это и есть сталь. При добавлении в сплав тех или иных легирующих присадок (хром, кремний...), он приобретает дополнительные свойства, улучшающие его характеристики, в том числе, невосприимчивость к воздействию окружающей среды.
Одной из основных присадок, улучшающих свойства стали, является хром. Нержавейка содержит от 12 до 20% этого элемента. При его добавлении, на поверхности металла образуется оксидная пленка, которая является защитой от ржавчины. Сплав становится не только антикоррозионным, но и приобретает некоторые другие улучшенные свойства и характеристики:
Коррозионностойкие стали
Разновидностей марок антикоррозионных сталей насчитывается более 250 наименований. Для улучшения качественных характеристик нержавеющих сплавов, кроме хрома, используются некоторые другие легирующие присадки. В их число входят:
В конечном результате, от того, какие присадки добавляются в сплавы и в каких пропорциях, металлу придаются те или иные (необходимые, требуемые) свойства. В зависимости от приданных свойств стали определяется сфера ее применения.
В нержавеющей стали, как и в других сплавах содержится углерод. Его процентное содержание в металле также определяет, присущие данной марке стали, свойства: прочность; твердость; пластичность и т. д.
Нержавеющий металл, в настоящее время, используется во всех отраслях промышленности. Стойкость к агрессивным жидкостям делают антикоррозионную сталь незаменимой в химической промышленности. Широкое применение находит в медицинской, фармацевтической и пищевой промышленностях. Из нее изготавливаются:
Антикоррозионные стали повсеместно используются при изготовлении бытовой техники, в станкостроении, в нефтегазовой промышленности и т. д.
Классификация антикоррозионных сталей
Все виды антикоррозионных сталей разделены на несколько отдельных групп. Они отличаются по внутренней структуре сплавов, химическому составу (процентному содержанию используемых присадок). Именно наличие определенных легирующих элементов формирует характеристики и свойства металла, его возможное использование в конкретных эксплуатационных условиях.
В процессе производства, после нормализации, стали приобретают определенную структуру, в зависимости от которой подразделяются на классы или группы:
Сплавы хромистые, с ферритной внутренней структурой
Это сплавы с высоким содержанием хрома, до 20%. Чаще используются в тяжелой промышленности, при создании машин и оборудования, работающего в жестких условиях. Применяются при изготовлении компонентов систем отопления. Имеют высокую устойчивость к коррозии, хорошие магнитные свойства. Имея более низкую стоимость, сплавы этого класса могут составить конкуренцию аустенитной группе. Использовать их выгодно.
Антикоррозионные сплавы с аустенитной внутренней структурой.
Данные стали имеют самое широкое распространение по всему миру. Содержание хрома и никеля в них доходит до 33%. Им присуща не только самая высокая сопротивляемость коррозии, но и очень высокая прочность. Из всех используемых видов антикоррозионных сталей, на их долю приходится до 70%.
Нержавейка с мартенситной и ферритно-мартенситной внутренней структурой
Металлы этого класса имеют игольчатую углеродную структуру. Из всех видов антикоррозионных сталей, входящие в эту группу имеют самые высокие прочностные характеристики. Кроме того, детали из этих сплавов выдерживают высокие температурные режимы, они обладают хорошей сопротивляемости к износу, имеют минимальное количество вредных веществ, входящих в их состав.
Антикоррозионные сплавы имеющие комбинированную внутреннюю структуру.
Современные технологии металлургических предприятий позволяют создавать нержавеющие стали со смешанной внутренней структурой (аустенитно-ферритной, аустенитно-мартенситной). Этим сплавам присущи все положительные характеристики и свойства других сталей.
Для решения тех или иных задач, при выборе типа используемого металла, необходимо знать его внутреннюю структуру, которая определяет основные свойства данного сплава.
Наиболее востребованные марки нержавеющих металлов
Чтобы правильно выбрать наиболее подходящую марку антикоррозионной стали, для использования ее при решении тех или иных конкретных задач, созданы специальные справочники. В них перечислены все виды существующих обозначений нержавеющих сталей, используемых в разных странах. Наименований видов антикоррозионных сплавов очень много, среди них можно выделить наиболее популярные, чаще используемые, в нашей стране, и за рубежом. Для улучшения свойств сплавов, в их состав включаются добавки: хром; никель; молибден; углерод; кремний; медь; титан; марганец.
Стали с аустенитной структурой
Сплавы 10Х13Н17М3Т и 10Х13Н17М2Т
Все антикоррозионные сплавы, входящие в эту группу, обладают хорошим сопротивлением к ржавчине, выдерживают высокие температурные режимы в процессе эксплуатации. Сварные соединения этих сталей отличаются высокой надежностью. Они невосприимчивы к воздействию растворов кислот и солей.
В Китае эти марки стали обозначаются — OCr18Ni12Mo2Ti, в США — 316Ti, во Франции — Z6CNDT17-12, в Японии — SUS316Ti.
Марки сталей 08Х18Н10, 08Х18Н9
Повсеместно находят применение в изготовлении труб всех возможных диаметров, в нефтегазовом секторе, химической и пищевой промышленности, при комплектации компонентов печной арматуры и т. д. Для придания стали требуемых свойств, в сплав добавляются легирующие добавки с необходимым процентным содержанием. Иностранные аналоги — 1.4301 (Германия), AISI 304 (США), 304F00 (Франция), 0Cr19Ni9 (КНР).
Сплав 10Х23Н18
Является жаропрочным, при отпуске теряет это свойство.
Сталь нержавеющая 08Х18Н10Т
Выплавляется в дуговых электропечах, используется при создании сварных конструкций, способных работать в средах с повышенной агрессивностью. Эта марка нержавейки характеризуется низкими прочностными характеристиками, для их повышения требуется закалка (рекомендована ГОСТ5632-72). Для получения прочных сварных соединений из этой стали, необходимо исключить предварительный подогрев. Антикоррозионные свойства этого сплава не снижаются в условиях высоких температур.
Антикоррозионный сплав 06ХН28МДТ
Используется при создании сварных конструкций, аппаратуры для химических производств, способных работать при температуре до 80 *С, в кислотных и солевых растворах, в иных агрессивных средах. Сплав выплавляется в дуговых электрических печах.
Антикоррозионный сплав 12Х18Н10Т
Эта марка нержавеющего металла имеет повышенною невосприимчивость к воздействию высоких температур, имеет хорошие характеристики ударной вязкости. Изготовленные из него детали и конструкции используются во многих сферах жизнедеятельности. Повсеместно используется в строительстве, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Стали с мартенситной структурой (20Х13, 10Х12НДЛ, 18Х11МНФБ)
При изготовлении конструкций из этих сплавов не может быть использована сварка. Данные стали служат для изготовления измерительного и режущего инструмента, элементов рессор. Продукция, изготовленная из этих сплавов имеет некоторые преимущества. К примеру, у нее нет каких-либо внутренних дефектов, отпуск такой стали не влияет на ее прочностные характеристики.
Стали с ферритной структурой (08Х13, 12Х17, 08Х18Т10)
Данные сплавы находят применение при создании деталей конструкций, предназначенных для работы в условиях значительных ударных нагрузок, хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в условиях пониженных температур. Такие свойства сталь приобретает при определенном процентном соотношении легирующих химических элементов, входящих в их состав:
При необходимости выбора марки антикоррозионной стали с требуемыми характеристиками, сделать это не сложно. На рынке представлен весь спектр данных сплавов. Отдельные виды металлов с равнозначными свойствами, могут заменять друг друга. В выборе стали могут помочь специалисты компаний производителей или поставщиков.
resursmsk.com
Нержавеющие стали и сплавы - Справочник химика 21
I — коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферно-й, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением н др. [c.225]Успехи, достигнутые в коррозионной науке и технике машиностроения с момента выхода первого издания, требуют обновления большинства глав настояш,ей книги. Детально рассмотрены введенное недавно понятие критического потенциала питтингообразования и его применение на практике. Соответствующее место отводится также критическому потенциалу коррозионного растрескивания под напряжением и более подробному обзору различных подходов к изучению механизма этого вида коррозии. Раздел по коррозионной усталости написан о учетом новых данных и их интерпретации. В главу по пассивности включены результаты новых интересных экспериментов, проведенных в ряде лабораторий. Освещение вопросов межкристаллитной коррозии несенсибилизированных нержавеющих сталей и сплавов представляет интерес для ядерной энергетики. Книга включает лишь краткое описание диаграмм Пурбе в связи с тем, что подробный атлас таких диаграмм был опубликован профессором Пурбе в 1966 г. [c.13]
Пассивированием объясняется коррозионная стойкость нержавеющих сталей и сплавов. [c.235]Несмотря на более высокую стоимость всех тугоплавких металлов по сравнению с нержавеющими сталями и сплавами на железной и никелевой основах, их применение для изготовления химической аппаратуры экономически оправдано, так как стойкость аппаратуры при этом повьппается во много раз и обычно исчисляется не неделями, а годами. [c.7]
Для выявления структуры нержавеющих сталей и сплавов. Перед употреблением реактивов надо выдержать 20—30 ч. [c.47]
Материалы, высокоустойчивые в кислой среде или к окислению при повышенных температурах (такие, как нержавеющая сталь и сплавы меди, никеля и хрома), часто подвергают последующей термической обработке и (или) шлифованию или полированию с целью повышения сопротивления износу и напряжению. [c.82]
Нержавеющие стали и сплавы [c.314]
Собственный никелевый лом образуется на сталеплавильных заводах при плавлении цветных металлов, на установках для рафинации и при литье. Обычно этот лом не попадает на открытый рынок. Свободный никелевый лом сталеплавильные заводы и заводы, производящие рафинацию, покупают у предприятий, на которых он образуется, либо непосредственно, либо через сборщиков лома. Основная часть никелевого лома, получаемого из устаревшего оборудования через сборщиков лома, возвращается на сталеплавильные и литейные заводы. Обычно сборщики продают лом нержавеющей стали и сплавов сталеплавильным заводам, а другой никелевый лом — предприятиям по рафинированию и плавлению цветных металлов. Сборщики также могут продавать сортированный никелевый лом непосредственно литейным заводам. [c.276]
Коррозионному растрескиванию особенно подвержены высокопрочные стали, нержавеющие стали и сплавы, титановые, алюминиевые и магниевые сплавы, т. е. самые современные конструкционные материалы. Анодное растворение металла под напряжением на локальных, экстремальных его участках, имеющее термодинамическую возможность протекать до или одновременно с водородным охрупчиванием, с точки зрения электрохимии имеет много общего с питтингом. [c.228]
Так, например, в центрифугах, применяемых в производстве двуокиси титана, выгрузочные окна, защищенные втулкой из БСГ-60, работают почти в 10 раз дольше, чем из стеллита ВЗК- Защитные элементы (дюзы, лопатки) центробежных дисков распыливающих сушилок, изготовленные из БСГ-60, имели наработку 400—5000 ч (в зависимости от обрабатываемого продукта), в то время как нержавеющие стали и сплавы в таких условиях работали 3—100 ч. [c.193]
Трубки реактора оксихлорирования в неподвижном слое, как правило, изготавливают из никелевого сплава. Предпочтительней всего сплав 201, так как трубки из сплава 200 становятся хрупкими в местах локальных перегревов [21]. Нержавеющую сталь и сплавы с высоким содержанием железа обычно не применяют из-за их возможной коррозии. Стальные трубные [c.267]
Как видно из данных таблицы, титан усиливает коррозию магния, алюминиевых сплавов, стали и меди и почти не влияет на нержавеющие стали и сплавы хрома с никелем. [c.129]
По своей коррозионной стойкости в морской воде титан превосходит нержавеющие стали и сплавы на никелевой основе даже в условиях турбулентного движения воды. В холодной и кипящей воде титан не корродирует водяной пар реагирует с титаном при 800°. [c.321]
Характеристика различных пассивирующих компонентов в нержавеющих сталях и сплавах на основе титана [c.40]
При сварке нержавеющей стали и сплавов цветных металлов в атмосфере [c.95]
В первой статье рассмотрены физические, химические (коррозионные) и электрохимические свойства карбидов хрома, титана, ниобия и молибдена с целью выяснения механизма их влияния в качестве структурных фазовых составляющих на коррозионную стойкость нержавеющих сталей и сплавов, а также выявления условий, в которых указанные карбиды могут использоваться как коррозионностойкие материалы. [c.4]
Введение в металл компонентов, обусловливающих повышение его стойкости (нержавеющие стали и сплавы). [c.90]
Все аппараты изготовлены в основном из меди отдельные детали, находящиеся под значительным напряжением, сделаны из нержавеющей стали и сплава медь — кремнистая бронза. Все соединения трубопроводов по возможности сварены или запаяны твердой или мягкой пайками. [c.96]
Роль пластмассовых покрытий в современной технике трудно переоценить. Превосходная химическая стойкость, водостойкость, погодоустойчивость, стойкость к изменению температуры и другие свойства полимерных материалов позволяют использовать их для защиты от коррозии и агрессивного воздействия химических сред самого разнообразного химического оборудования, трубопроводов, строительных конструкций. Пластмассовые покрытия позволяют повысить срок службы обычных конструкционных материалов, а это означает, что в ряде случаев нет необходимости применять дорогостоящие нержавеющие стали и сплавы. Хорошие декоративные свойства пластмасс в сочетании с такими свойствами, как устойчивость к воздействию микроорганизмов, низкая газопроницаемость, отсутствие токсичности и т. д. дают возможность использовать пластмассы для создания различных слоистых материалов, успешно применяемых для декоративного оформления и упаковки. Покрытия на различные изделия и рулонные материалы могут быть нанесены разными способами в зависимости от физических свойств полимерного материала, а также от вида покрываемого изделия. Для создания покрытий полимерные материалы могут использоваться в виде расплавов, растворов, порошков, пленок. Одним из наиболее интересных является метод нанесения порошкообразного полимера в псевдоожижениом слое. Покрытия на основе высокомолекулярных эпоксидных смол на металлических деталях самого сложного профиля могут быть получены окунанием предварительно нагретой детали в ванну, в которой находится псевдоожиженная порошкообразная смола и отвердитель. Для нанесения покрытий на наружные и внутренние поверхности крупногабаритных конструкций разработаны различные конструкции многокомпонентных распылителей, с помощью которых можно наносить на поверхность как жидкие композиции, так порошковые и волокнистые наполнители. Несколько лет назад появились сообщения о вакуумном методе нанесения пленочных покрытий. Покрытия в этом случае образуются путем приклеивания под вакуумом полимерной пленки к поверхности изделия [235]. [c.195]
Коррозионное растрескивание реализуется как при статяческом, так и при циклическом нагружениях. Отметим, что растрескивание возможно и при отсутствии механических напряжений - межкристаллитная коррозия некоторых нержавеющих сталей и сплавов [37, 47, 48]. Естественно, межкристаллитная коррозия усиливается при наложении внешних силовых нагрузок. [c.16]
Выбор коррозионностойких крепежных деталей для морских конструкций рассмотрен в статье, подготовленной в лаборатории фирмы ITT Harper [212]. Данные представлены в виде таблиц, с помощью которых выбор изделий производится в зависимости от условий экспозиции (выще или ниже ватерлинии) и от сочетания соединяемых материалов (дерево, фиберглас, резина, найлон, алюминий, углеродистая сталь, оцинкованная сталь, медь, латунь, никель, нержавеющая сталь и сплав Монель). [c.194]
Несмотря на то что нержавеющие стали и сплавы созданы специально для эксплуатации в различных агрессивных средах, их коррозионная усталость изучена меньше, чем углеродистых сталей. В ранних работах, выполненных в 20-х годах Мак Адамом и другими исследователями, показано, что нержавеющие стали хорошо сопротивляются коррозионноусталостному разрушению в пресной воде и ее парах, 3 %-ном растворе Na I, а также других сравнительно малоагрессивных средах. Однако некоторые нержавеющие-стали, например мартенситного класса, обладая высокой коррозионной стойкостью в ненапряженном состоянии, имеют низкое сопротивление коррозионной усталости. Часто условный предел коррозионной выносливости этих сталей такой, как и обычных углеро- [c.58]
Одновременно с разработкой керамических флюсов для сварки конкретных сталей изучалась свариваемость этих сталей и разрабатывалась технология сварки (К. К. Хренов, В. И. Дятлов, М. Н. Гапченко, Д. М. Кушнерев, Н И. Коперсак, И. А. Шостак). Так, разработана технология сварки малоуглеродистых, низколегированных, хладостойких, высокопрочных, жаропрочных, высоколегированных, нержавеющих сталей и сплавов, а также разнородных соединений из них. [c.23]
Автор раздела выражает благодарность 3. А. Сидлниу (Московский опытно-сварочный завод), принимавшему участие в подборе материалов па сварке нержавеющих сталей и сплавов. [c.314]
В химии и хим. технологии для защиты пружинных М. от контакта с агрессивными и высокотемпературными средами часто используют т. иаз.,мембранные разделители давления с закрытой камерой. Внутр. полость манометрич. пружины заполняется минер, или силиконовым маслом, через к-рое передается измеряемое давление рабочей среды, непосредственно соприкасающейся с разделительной мембраной. Последнюю изготовляют нз нержавеющих сталей и сплавов, в т ч с высоким содержанием Ni и Мо, а также нз титановых сплавов и Та. При измерении давления вязких, полимеризующихся и кристаллизующихся сред применяют т. наз. бескамерные М. с открытым чувствит. или разделит, элементом-сильфоном либо мембраной. [c.646]
На рис. 2.26 приведена расчетная кривая ASME для углеродистой стали с пределом прочности до 93 кгс/мм , а на рис. 2.27— для аустенитной нержавеющей стали и сплавов инконель и монель, а также для высокопрочной крепежной стали. Для последних усталостных кривых вместо обычных значений коэффициентов запаса прочности по напряжениям 2 и но числу циклов 20 приняты величины 1,5 и 5,7 соответственно, поскольку эти усталостные кривые построены [37 ] по результатам испытаний натурных шпилек диаметром до 127 мм, поэтому экспериментальные данные рассматриваются как вполне надежные для практического использования. [c.80]
Полиимидоамиды — аморфные полимеры светло-желтого цвета, плотность 1400 кг/м . Они растворимы в диметилформамиде и диметилацетамиде с добавкой хлорида лития. Полиимидоамиды тепло- и термостойки и сохраняют значительную прочность после 1000 ч нагревания при 340 °С. Стеклопластики на основе этих полимеров превосходят по прочности при высоких температурах нержавеющую сталь и сплавы титана. Полиимидоамиды приме- [c.234]
Кристаль М. М., Адугина Н. А., Ламм Э. Л. К вопросу коррозионноэрозионной стойкости нержавеющих сталей и сплавов в агрессивных средах. — В сб. научных трудов НИИхиммаша, 1972, вып. 58, с. 3—9. [c.250]
Коррозионные процессы всегда начинаются на границе раздела фаз и зависят от структуры, состава и свойств поверхностей. Метод ОЭС был использован для изучения окисления на воздухе нержавеющей стали и сплава инконеля при разных температурах [46, 47]. Послойный Оже-электронный анализ показал, что при /приповерхностном слое образуются оксиды железа, при более высоких температурах происходит преимущественное окисление хрома. Обогащенные хромом оксиды на поверхности сплавов термодинамически более устойчивы, если не происходит ограничения миграции Сг к поверхности из-за недостаточной термоактивации. [c.239]
При сварке нержавеющих сталей и сплавов цветных металлов необходимо, чтобы стержень электрода или присадочная проволка имели тот же состав, что и свариваемый металл. [c.34]
Плавление стеклошариков происходит в плавильной ванне, изготовленной из термостойких металлов и их сплавов (платины, родия, никеля, молибдена и т. д.) или из огнеупорной керамики. Для предотвращения повреждения стенок керамических печей плавящимися заготовками внутрь таких печей вставляют тигли из тугоплавких металлов и сплавов (например сплава, состоящего из 90% платины и 10% родия или нержавеющей стали, и сплава, состоящего из 77% никеля, 15% хрома, 7% железа и 1% других элементав). Для этой щели иопользуют также силиманит (силикат алюминия). Обогрев плавильных ванн осуществляют электротоком или потоком горячих газов. Для увеличения теплопередачи стенки плавильной печи делают обычно из волнистых или рифленых листов металла. Кроме того, для более равномерного прогрева стекломассы в плавильные ванны рекомендуется помещать решетки или металлические пластины, обогреваемые электротоком. [c.383]
chem21.info
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
|
|
www.metotech.ru
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы
Механика Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы
просмотров - 143
Коррозионная стойкость стали. Коррозией называют разрушение металлов под действием окружающей среды. При этом часто металлы покрываются продуктами коррозии (ржавеют). В результате воздействия внешней среды механические свойства металлов резко ухудшаются иногда даже при отсутствии видимого изменения внешнего вида поверхности.
Различают химическую коррозию, протекающую при воздействии на металл газов (газовая коррозия) и неэлектролитов (нефть и ее производные), и электрохимическую коррозию, вызываемую действием электролитов: кислот, щелочей и солей. К электрохимической коррозии относятся также атмосферная и почвенная коррозия.
Существует несколько видов электрохимической коррозии. В случае если металл однороден (к примеру, однородный твердый раствор), то наблюдается равномерная коррозия, протекающая примерно с одинаковой скоростью по всей поверхности металла. В неоднородном металле, что является наиболее частым случаем, коррозия носит локальный характер и охватывает только некоторые участки поверхности. Это местная или локальная коррозия в свою очередь делится на точечную, пятнистую и с язвами. Очаги пятнистой и точечной коррозии являются концентраторами напряжений. Наиболее опасна так называемая интеркристаллитная коррозия, распространяющаяся по границам зерен, вследствие более низкого их электрохимического потенциала. Коррозия без заметных внешних признаков быстро развивается по границам зерен, вглубь металла, резко снижая при этом механические свойства. Сталь, пораженная интеркристаллитной коррозией, теряет металлический звук и при изгибе дает надрывы по границам зерен в местах коррозионного разрушения металла. Вместе с тем, различают коррозию под напряжением, которая возникает при одновременном действии коррозионной среды и напряжений растяжения. Разновидностью этой коррозии является коррозионное растрескивание, т. е. образование в металле тонкой сетки трещин, проходящих по объему зерна при воздействии коррозионной среды и напряжений.
Сталь, устойчивую против газовой коррозии при высоких температурах (>550°С), называют окалиностойкой. Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называют коррозионностойкими, или нержавеющими. Повышение устойчивости стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности защитные пленки, прочно связанные с основным металлом и предупреждающие контакт между сталью и наружной агрессивной средой, а также повышающих электрохимический потенциал стали в разных агрессивных средах.
Повышение окалиностойкости достигается введением в сталь главным образом хрома, а также алюминия или кремния, т. е. элементов, находящихся в твердом растворе и образующих в процессе нагрева защитные пленки окислов (Cr, Fe)2O3, (Al, Fe)2O3. Введение в сталь 5 – 8% Сr повышает окалиностойкость до 700 – 750°С; увеличение содержания хрома до 15 – 17% делает сталь окалиностойкой до 950 – 1000°С, а при введении 25% Сr сталь остается окалиностойкой до 1100°С. Легирование сталей с 25% Сr, алюминием в количестве 5% повышает окалиностойкость до 1300°С. Окалиностойкость зависит от состава стали, а не от ее структуры. По этой причине окалиностойкость (жаростойкость) ферритных и аустенитных сталей при равном количестве хрома практически одинакова.
Составы сталей, устойчивых против электрохимической коррозии, устанавливают в зависимости от среды, для которой они предназначаются. Эти стали можно разделить на два базовых класса: хромистые, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную или мартенситную структуру, и хромоникелевые, имеющие аустенитную структуру.
Хромистые нержавеющие стали.При введении в сталь 12 – 14% Сr ее электрохимический потенциал становится положительным и она приобретает устойчивость против коррозии в атмосфере, морской (пресной) воде, ряде кислот, солей и щелочей. Более широко применяют нержавеющие хромистые стали 12X13, 20X13, 30X13 и 40X13*, содержащие 0,1 – 0,4% С и 12 – 14% Сr, и низкоуглеродистые (£ 0,12 – 0,15% С) стали 12X17 и 15X28 с 17 и 28% Сr.
Структурная диаграмма системы Fe – С – Сr (равновесное состояние) и положение на ней составов хромистых нержавеющих сталей разных марок приведена на рис. 4. Сталь 12X13 в равновесном состоянии относится к полуферритным, а после закалки в масле или на воздухе с высоких температур имеет структуру – мартенсит и феррит. Стали 20X13 и 30X13 в равновесном состоянии доэвтектоидные, а сталь 40X13 заэвтектоидная, испытывающие полное g«a- превращение. После охлаждения на воздухе стали 20X13, 30X13 и 40X13 имеют структуру – мартенсит, т. е. относятся к мартенситному классу.
Стали с 13% Сr обладают лучшей стойкостью против коррозии только при условии, когда все содержание хрома в стали приходится на долю твердого раствора. В этом случае он образует на поверхности плотную защитную окисную пленку типа Сr2О3. Увеличение содержания углерода, приводящее к образованию карбидов, создает двухфазную структуру, уменьшает количество хрома в твердом растворе и в связи с этим понижает коррозионную стойкость стали.
Коррозионная стойкость стали повышается термической обработкой: закалкой и высоким отпуском и созданием шлифованной и полированной поверхности.
Стали 12X13 и 20X13 применяют для клапанов гидравлических насосов, лопаток гидротурбин, арматуры крекинг-установок, предметов домашнего обихода, в пищевой промышленности и т. д. Их подвергают закалке в масле с 1000 – 1100°С и высокому отпуску при 700 – 775°С, после которого карбиды присутствуют в виде более крупных частиц. Применение более низкого отпуска, создающего мелкие карбидные частицы, усиливает коррозию. Механические свойства сталей 12X13 и 20X13 (в скобках) после указанной термической обработки находятся в следующих пределах: sв =60 (66) кгс/мм2; s0,2 =42 (45) кгс/мм2; d=20 (16)%; y=60 (55)% и ан =9(8) кгс·м/см2.
Рис. 4. Система Fe – C – Cr и составы нержавеющих сталей:
1 – ферритные; 2 – полуферритные; 3 – ледебурритные;
4 – заэвтектоидные; 5 – доэвтектоидные
Стали 30X13 и 40X13 используют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д. Эти стали закаливают с 1000 – 1050°С в масле и отпускают при 180 – 200°С. После такого отпуска они сохраняют мартенситную структуру, высокую твердость (HRC 50 – 60) и достаточную устойчивость против коррозии. Более высокой коррозионной стойкостью обладают низкоуглеродистые высокохромистые стали ферритного класса 12X17, 15Х25Т и 15X28 (см. рис. 4). Сталь 12X17 применяется после рекристаллизационного отжига при температуре 720 – 780°С. Из этой стали изготовляют оборудование заводов, пищевой и легкой промышленности и кухонную утварь. Сварку этой стали следует избегать, так как зоны, прилегающие к сварному шву, имеют крупное зерно, низкую пластичность и относительно невысокую коррозионную стойкость.
Ферритные стали 15X25 и 15X28 используют чаще без термической обработки для изготовления деталей, работающих в более агрессивных средах (кипящая азотная кислота). Эти стали обладают крупнозернистостью в литом виде и склонны к сильному росту зерна при нагреве >850°С (к примеру, при сварке), что сопровождается охрупчиванием стали. Измельчить зерно и повысить пластичность термической обработкой нельзя, так как они не претерпевают a«g- превращений; сварные конструкции из стали 15X28 склонны к межкристаллитной коррозии.
Этот вид коррозии связан с обеднением твердого раствора хромом в местах, прилегающих к границам зерна, за счет образования карбидов хрома. Для повышения сопротивления межкристаллитной коррозии и измельчения зерна сталь легируют титаном в количестве не менее пятикратного содержания углерода (15Х25Т). Титан связывает углерод и исключает возможность образования карбидов хрома, а следовательно, обеднение хромом феррита. Ферритные стали, содержащие до 25 – 30% Сr, охрупчиваются при длительном нагреве до 450 – 500°С.
Аустенитные нержавеющие стали, обычно легированные хромом и никелем (или марганцем), после охлаждения до комнатной температуры имеют аустенитную структуру, низкий предел текучести, умеренную прочность, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость в окислительных средах. Эти стали парамагнитны.
Представителем аустенитных нержавеющих сталей являются 12Х18Н9, 17Х18Н9, содержащие 17 – 18% Сr, 8 – 10% Ni. После медленного охлаждения стали имеют структуру – аустенит (g), феррит (a) и карбиды М23С6. Для получения чисто аустенитной структуры (рис. 5), обладающей высокой коррозионной стойкостью стали нагревают выше линии SE (рис. 5) чаще до 1100 – 1150°С (для растворения карбидов) и закаливают в воде (на воздухе). Механические свойства стали 12Х18Н9 в закаленном состоянии: sв = 52 – 60 кгс/мм2, s0,2=20 – 23 кгс/мм2, d= 50%, y= 50 – 60%.Сталь 12Х18Н9 обычно применяют в виде холоднокатаного листа или ленты. В процессе холодной пластической деформации сталь легко наклёпывается. Предел прочности после холодной деформации (60 – 70%) может быть повышен до 120 – 130 кгс/мм2, при этом относительное удлинение снижается до 4 – 5%.
Стали хорошо свариваются и штампуются. При нагреве закаленной до 550 – 750°С стали, к примеру, при сварке они охрупчиваются и приобретают склонность к межкристаллитной коррозии. Это связано с тем, что в пограничных зонах выделяются карбиды хрома М23С6 и происходит обеднение этих зон аустенита хромом, ниже того предела, т. е. 12%, который обеспечивает коррозионную стойкость. Межкристаллитная коррозия возникает лишь в тех случаях, когда карбиды М23С6 образуют сплошную или слаборазобщенную сетку по границам зерен. Разрыв сетки в результате коагуляции карбидов снижает склонность стали к межкристаллитной коррозии. Пониженное содержание хрома вокруг аустенитного зерна распространяется на толщину, не превышающую 0,8мкм. Двухфазная структура и внутренние напряжения, возникающие при образовании карбидов, затрудняющие пассивацию границ зерен, способствуют развитию коррозии.
Рис. 5. Псевдобинардная диаграмма состояния Fe – Cr – Ni – C
для разреза 18% Cr и 8% Ni
Для уменьшения склонности к интеркристаллитной коррозии в состав стали вводят титан (реже ниобий) в количестве (5С – 0,7), где С – содержание углерода в стали (08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т). В этом случае образуется карбид МС (TiC, NbC), связывающий весь углерод, а хром остается в растворе. Для повышения стабильности аустенита количество никеля в этих сталях увеличивают до 10 – 12%. Эти стали обладают пониженной технологической пластичностью.
Высокое сопротивление межкристаллитной коррозии, хорошую пластичность и свариваемость имеют низкоуглеродистые аустенитные стали 04Х18Н10 и 03Х18Н12Т.
Стали с пониженным содержанием углерода устойчивы в азотной кислоте и используются для изготовления химической аппаратуры.
Хромоникелевые нержавеющие стали дороги. В связи с этим в некоторых случаях применяют более дешевые стали, в которых часть никеля заменена марганцем. Сталь 10Х14Г14Н3Т рекомендована как заменитель стали 12Х18Н10Т для изделий, работающих в слабоагрессивных средах (органические кислоты, соли, щелочи), к примеру в пищевой промышленности, а также при температурах до – 196°С.
После закалки при 1050 – 1080°С в воде хромомарганцевоникелевые стали приобретают аустенитную структуру. В процессе холодной деформации они сильно упрочняются в результате наклепа и частичного превращения аустенита в мартенсит. Предел прочности стали 10Х14ГН3Т после закалки составляет 65 кгс/мм2, а после холодной деформации (степень обжатия 50 – 60%) достигает 140 – 150 кгс/мм2; относительное удлинение соответственно падает с 40 до 5%.
Неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ применение находят хромомарганцевоникелевые стали с азотом (0,15 – 0,4% N), который стабилизирует аустенит и может частично заменить никель. К числу этих сталей относятся стали 15Х17АГ14, 12Х17Г9АН14, 15Х20Г9АН4. Устойчивость против коррозии в органических кислотах, серной кислоте и морской воде повышает молибден. Для этой цели применяют стали 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13М3Т. Οʜᴎ хорошо свариваются. Хромоникелевые нержавеющие стали 08Х18Н10, 04Х18Н10 и др. широко используют в криогенной технике для транспортировки и хранения жидких газов, оболочек топливных баков ракет, резервуаров для хранения жидкого топлива и т. д.
Высоколегированные кислотостойкие стали.Важно заметить, что для сварных конструкций и узлов, стойких против действия горячей (до 80°С) серной кислоты, применяют низкоуглеродистую высоколегированную аустенитную сталь 06Х23Н28М3Д3Т состава: до 0,006% С; 22 – 25% Сr; 26 – 29% Ni; 0,5 – 0,9% Ti; 2,5 – 3,0% Mo; 2,5 – 3,5% Сu. Устойчивость в серной кислоте обеспечивают никель, молибден и медь. Титан уменьшает склонность стали к интеркристаллитной коррозии. После сварки изделия подвергают закалке для получения структуры однородного твердого раствора. После закалки при 1050 – 1080°С в воде сталь имеет следующие механические свойства: sв ³ 55 кгс/мм2, s0,2 ³25 кгс/мм2, d=35%, y=50% и ан=10 кгс×м/см2. Низкий предел текучести ограничивает применение этих сталей для тяжелонагруженных узлов и деталей центрифуг, сепараторов и других деталей машин. По этой причине нередко применяют дисперсионно твердеющую высоколегированную сталь Х16Н40М5Д3Т3Ю, обладающую помимо высоких механических свойств, также и хорошей устойчивостью в серной кислоте. После закалки при 1100°С на воздухе и старения при 650°С, 15 ч.сталь имеет (в среднем): sв = 120кгс/мм2, s0,2 =65 кгс/мм2, d=18% и y= 25%.
Кислотостойкие никелевые сплавы.Сплавы никеля с медью, к примеру НМЖМц28-2,5-1,5* (монель-металл), содержит в среднем 28% Си, 2,5% F и 1,5% Мn; они обладают большой коррозионной стойкостью на воздухе, морской и пресной воде, неорганических кислотах и т. д.,
высоким пределом прочности (sв=45 – 65 кгс/мм2) и хорошей пластичностью (d = 25 – 30%). Сплав НМЖМц28-2,5-1,5 применяют в судостроении, в нефтеобрабатывающей и фармацевтической промышленности.
Сплавы никеля с хромом (14 – 17%) и железом (6 – 10%) получили название инконель. Эти сплавы используют для изготовления различных деталей, которые должны обладать высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью в плавиковой и фосфорной кислотах, щелочах, сероводородах и других средах, а также работающих в окислительных средах при высоких температурах (до 800°С).
Сплавы никеля с молибденом (20 – 30%), называемые хастеллоем (Н60М20, Н6М27), обладают высокой устойчивостью в серной и особенно в соляной кислотах. При этом сплавы склонны к межкристаллитной коррозии после нагрева при 600 – 850°С. Легирование этих сплавов ниобием и ванадием уменьшает склонность к межкристаллитной коррозии.
Аустенитно-мартенситные нержавеющие стали.Особую группу представляют аустенитно-мартенситныенержавеющие стали, к примеру, сталь 09Х16Н8Ю(³0,09% С; 14 – 16% Сr; 7 – 9% Ni и 0,7 – 1,3%Аl).Эти сталинаряду с хорошей устойчивостью противатмосфернойкоррозии обладают высокими механическими свойствамиихорошо свариваются. Сталь 09Х15Н8Ю для повышения механическихсвойств подвергают закалке при 975°С, после которой структура стали – неустойчивый аустенит и небольшое количество мартенсита. В этом состоянии сталь обладает достаточно высокой пластичностью и может быть подвергнута пластической деформации и обработке резанием. После закалки сталь обрабатывают холодом в интервале от – 50 до – 75°С для перевода части (~40%) аустенита в мартенсит и подвергают отпуску (старению) при 450 – 500°С. При старении из a- твердого раствора (мартенсита) выделяются дисперсные частицы интерметаллидов типа Ni3Al. После такой обработки сталь 09X15Н8Ю обладает следующими механическими свойствами (в среднем): sв=120 кгс/мм2; s0,2=95 кгс/мм2 и ан = 4кгс·м/см2.
Механические свойства указанной стали зависят от количества образовавшегося мартенсита͵ ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ можно регулировать температурой закалки и обработкой холодом. В случае если количество мартенсита превышает 40%, то пластичность стали заметно падает, но прочность возрастает. Большое упрочнение стали может быть достигнуто нагартовкой предварительно закаленной на аустенит стали путем прокатки или волочения. После такой обработки большая часть аустенита превращается в мартенсит деформации.
Дальнейшее упрочнение стали достигается старением при 450 – 480°С. Сталь 09X15Н8Ю после этой упрочняющей обработки имеет следующие механические свойства: sв=110кгс/мм2, s0,2 = 90 кгс/мм2, d=14%.
oplib.ru