Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Свойства и дефекты нержавеющей стали

Изделия из нержавеющих сталей предназначены для работы в агрессивных средах при обычных или высоких температуpax, поэтому основным требованием, предъявляемым к нержавеющим сталям, является коррозионная стойкость (способность противостоять воздействию агрессивной среды при обычной температуре)

Стойкость стали против коррозии в различных средах зависит от ее состава, структурного состояния, коррозионной среды и от воздействующих нагрузок.

Коррозионной стойкостью обладают изделия, на поверхности которых в агрессивных средах образуется прочная пассивирующая пленка, препятствующая проникновению агрессивного вещества в более глубокие слои нержавеющей стали и взаимодействию его с этими слоями.

К наиболее сильным пассивирующим элементам в окислительных средах относят хром. На поверхности нержавеющих сталей в окислительных средах образуется тончайшая невидимая пленка окислов хрома толщиной в несколько атомных слоев. Плотность пленки и антикоррозионные свойства нержавеющей стали увеличиваются с повышением содержания хрома. При содержании хрома 12—13% сталь становится нержавеющей, т. е. стойкой в атмосфере и в окисляющих средах. Увеличение содержания хрома до 28—30% делает ее стойкой против сильно агрессивных сред.

Хром является ферритообразующим элементом, поэтому стали с высоким содержанием хрома (16—30%) относят к ферритному классу. Стойкость феррита делает их невосприимчивыми к закалке, поэтому они характеризуются невысокими прочностными свойствами, что ограничивает область их применения. Чисто ферритные стали на базе 25—28% хрома (Х25, Х28 и другие) с небольшими добавками титана или азота (для измельчения зерна) используют как жаростойкие, не несущие нагрузок.

Прочность и пластичность металлов зависят от многих факторов: типа кристаллической структуры, энергии связи атомов в кристаллической решетке, чистоты металла, химического состава, чистоты границ и других факторов.

По современным представлениям, сопротивление пластической деформации определяется главным образом количеством несовершенств в строении кристаллической решетки, в первую очередь — дислокациями. Высокую прочность можно получить, если уменьшить или, наоборот, значительно увеличить количество дислокаций.

Вопрос создания в практических условиях бездефектных материалов пока не разрешен, но упрочнение путем увеличения количества дислокаций и других несовершенств используется очень широко. Упрочнение нержавеющих сталей, представляющих твердые растворы, происходит в результате взаимодействия примесных атомов (атомов, не образующих решетку основного твердого раствора) с дислокациями. Однако более значительно упрочняет сталь блокирование сдвигов высокодисперсными частицами другой фазы, появляющимися в результате легирования и соответствующей термической обработки.

Наибольшему упрочнению соответствует тонкая структура с выделениями второй фазы размером 20—50 лм (200—500 А), равномерно распределенными по всему объему зерна. Рост выделений до 100 нм (1000 А) и более приводит к разупрочнению стали.

В тех случаях, когда одновременно требуются коррозионная стойкость и высокая прочность, применяют хромистые нержавеющей стали мартенситного класса с пониженным содержанием хрома (12—18%). Эти стали можно закаливать, поэтому содержание углерода в них обычно составляет 0,1—0,4% (стали 1X13—4X13). При необходимости получения после закалки высокой твердости содержание углерода может быть повышено до 1% (сталь 9X18).

Стали этого типа используют для изготовления ножей, ножниц, хирургического инструмента, прессформ для пластмасс, а стали с высоким содержанием углерода — для изготовления шарикоподшипников, работающих в коррозионных средах. Но все они непригодны для работы при высоких температурах.

С повышением температуры силы связи атомов в кристаллической решетке ослабевают, увеличивается диффузионная подвижность атомов и упрочняющая фаза (в основном карбиды хрома) перерождается - укрупняется, сфероидизируется, происходит перераспределение легирующих элементов между твердым раствором и упрочняющей фазой. Это приводит к разупрочнению нержавеющей стали.

Длительному сохранению прочности при высокой температуре способствует торможение диффузионных процессов, достигаемое оптимальным легированием.

Для улучшения качества поверхности слитка и уменьшения такого дефекта нержавеющей стали как титановая пористость, нержавеющую сталь приходится разливать с большой скоростью, защищать поверхность металла в изложнице восстановительной атмосферой или шлаками, а струю металла при разливке — инертными газами.

Источник [4] → список литературы.


Вернуться в начало раздела: Плавка стали в открытых электропечах
Вернуться на главную: Черная металлургия