Автор: Ульянин Е.А.
Теги: металлургия обработка металлов материаловедение металлы и сплавы
ISBN: 5-229-00808-3
Год: 1991
Текст
Е А. УЛЬЯНИН
КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ
СТАЛИ И СПЛАВЫ
Издание 2-е,
переработанное и дополненное
аями
5
7
9
10
16
24
32
37
39
41
41
49
52
56
60
65
71
73
78
80
81
84
84
95
99
107
108
112
МОС
МЕЖВЕДОМСТВЕННАЯ
ЦЕН ГГАЛИЗОВАННАЯ
БИБЛИОТЕЧНАЯ
«МЕТАЛЛУРГИЯМ
115
115
118
124
127
131
133
136 ।
141
146
150
150
153
157
160
164
166
170
173
173
174
3
Рецензент: проф, В. А. Тимонин
УДК 669.640.19Г(08)
Коррозионностойкие стали и сплавы: Справ, изд. Ульянин Е. А. М.: Метал-
лургия, 1991. 256 с.
Во втором издании (первое — 1980 г.) рассмотрены коррозионностойкие
стали, а также сплавы на основе железа и никеля, применяемые для службы
в агрессивных средах. Изложены механизмы различных видов коррозии.
Показана роль структурных факторов, легирующих и примесных элементов
в формировании свойств коррозионностойкнх сталей и сплавов.
Для инженерно-технических работников, конструкторов и специалистов,
занимающихся проблемами производства и применения коррозионностойких
материалов. Ил. 86. Табл. 246. Библиогр. список: 25 назв.
у 2608000000-017 129_91
040(01)—91
ISBN 5-229-00808-3 © Е. А. Ульянин, издательство «Металлургия», 1991.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ...................................................... 5
Принятые обозначения............................................ 7
Глава I. Коррозия сталей и сплавов.............................. 9
1. Равномерная коррозия..........................................Ю
2. Межкристаллитная коррозия....................................16
3. Коррозионное растрескивание..................................24
4. Питтинговая коррозия.........................................32
5. Щелевая коррозия........................................... 37
6. Контактная коррозия..........................................39
Глава II. Хромистые стали.......................................41
1. Особенности структуры и свойств............................41
2. Сталь 08X13 (ЭИ 496)....................................... 49
3. Сталь 12X13.................................................52
4. Сталь 20X13.................................................56
5. Стали 30X13 и 40X13.........................................60
6. Стали 12X17, 08Х17Т (ЭИ645), 08Х18Т1 и 08Х18Тч (ДИ-77) .... 65
7. Сталь 015Х18М2Б (ЭП882)................................... 71
8. Сталь 15Х25Т (ЭИ439)....................................... 73
9. Сталь 15X28 (ЭИ349)........................................ 78
10. Сталь 95X18 (ЭИ229)........................................ 80
И. Сталь 01Х25ТБЮ-ВИ (ЧС76-ВИ)..................................81
Глава III. Хромоникелевые аустенитные стали..................84
1. Особенности структуры и свойств...........................84
2. Стали 12Х18Н9 и 17Х18Н9...................................95
3. Стали 12Х18Н10Т и Г2Х18Н9Т................................99
4. Сталь 08Х18Н10Т (ЭИ914)...................................Ю7
5. Сталь 08Х18Н12Б (ЭИ402)................................. 108
6. Сталь 03Х18Н11...........................................112
Г л а в а IV. Хромомарганцевые и хромомарганцевоникелевые аусте-
нитные стали.................................................115
1. Особенности структуры и свойств.........................-.115
2. Сталь 10Х14Г14Н4Т (ЭИ7Г1).................................118
3. Сталь 1ОХ14АГ15 (ДИ13)....................................124
4. Сталь 10Х13Г18Д (ДИ61)....................................127
5. Сталь 20Х13Н4Г9 (ЭИ100)...................................131
6. Сталь 12Х17Г9АН4 (ЭИ878)................................. 133
7. Сталь 07Х21Г7АН5 (ЭП222).................................. 136 i
8. Сталь ОЗХ13АГ19 (ЧС36) 141
9. Сталь 03Х20Н16АГ6.................................'.......146
Глава V. Хромоникелевые и другие стали аустенитно-ферритного
класса ......................................................150
1. Особенности структуры и свойств.........................150
2. Сталь 08Х22Н6Т (ЭП53) . . . ‘...........................153
3. Сталь 03Х23Н6 (ЭИ68)....................................157
4. Сталь 08X21Н6М2Т (ЭП54)............................... 160
5. Сталь 03Х22Н6М2 (ЭИ67)..................................164
6. Сталь 08X18Г8Н2Т (КО-3).................................166
7. Сталь 03X24H6M3 (ЗИ130).................................170
Глава VI. Высоколегированные аустенитные стали и сплавы на ос-
нове железа................................................173
1. Особенности структуры и свойств.........................173
2. Стали08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т (ЭИ448), 10X17H13M3T (ЭИ432),
08Х17Н15МЗТ (ЭП580) ................................ 174
1* 3
3. Сталь ОЗХ17Н14МЗ....................................
4. Сталь 02Х8Н22С6 (ЭП794).............................
5. Сталь 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ35)...........................
6. Сплав 06ХН28МДТ (ЭИ943).............................
7. Сплав 03ХН28МДТ (ЭП516).............................
8. Сталь ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ (ЭП667).......................
178
181
184
189
193
195
Глава VII. Высокопрочные стали..........................197
1. Особенности структуры и свойств......................197
2. Сталь 07Х16Н6 (ЭП288).............................. 205
3. Сталь 09Х15Н8Ю (ЭИ904)............................. 210
4. Сталь 08Х17Н5МЗ (ЭИ925)............................ 214
5. Сталь 04X25Н5М2 (ДИ62)..............................217
6. Сплав ХН40МДТЮ (ЭП543)............................. 220
Глава VIII. Коррозиоиностойкие сплавы на никелевой основе для
высокоагрессивных сред.............................225
1. Особенности структуры и свойств . 1...........................225
2. Сплавы Н70МФВ-ВИ (ЭП814А-ВИ), Н65М-ВИ (ЭП982-ВИ), Н70М-ВИ
(ЭП495-ВИ) 233
3. Сплав ХН58В (ЭП795)......................................... 238
4. Сплав ХН65МВ (ЭП567) и ХН65МВУ (ЭП760)................... 241
Глава IX. Коррозионностойкие биметаллы и многослойные мате-
риалы ............................................................246
1, Особенности свойств коррозионностойких биметаллов.............246
2. Прокат черных металлов .......................................250
Список рекомендательной литературы...............................255
ПРЕДИСЛОВИЕ
В промышленно развитых странах проблема защиты металлов от
коррозии в последние десятилетия вышла на общегосударственный
уровень. По мере накапливания металлического фонда повышаются
экономические и материальные расходы на его защиту и возобнов-
ление.
Особенно велики издержки, связанные с коррозией металлов
в тех отраслях техники, где металлоконструкции контактируют
с агрессивными компонентами: кислотами, щелочами, их произ-
водными и т. д. Высокой коррозионной агрессивностью обладают
некоторые естественные среды, например морская вода, продукты
газоконденсатных месторождений, содержащие сероводород и угле-
кислоту, термальные воды с высокой концентрацией солей и гало-
идных ионов.
В силу этих причин в таких отраслях, как химическая, целлю-
лозно-бумажная, газонефтедобывающая и перерабатывающая, пи-
щевая, мясомолочная промышленность, а также грузовой железно-
дорожный и морской транспорт, вынуждены применять дорогостоя-
щие коррозионностойкие стали, характеризующиеся особо высокой
- стойкостью в агрессивных средах.
В настоящее время СССР располагает достаточно широкой гам-
мой коррозионностойких сталей и сплавов на основе никеля, что
позволяет создавать технологическое, транспортное и другое обо-
рудование в коррозионностойком исполнении, с весьма малыми
потерями металла в процессе эксплуатации.
Коррозионностойкие стали и сплавы были созданы на основе
фундаментальных работ советских ученых в области механизма
электрохимической коррозии в различных ее проявлениях, теории
пассивного состояния, влияния легирующих и примесных элементов.
Необходимо отметить прежде всего основополагающие исследо-
вания А. Н. Фрумкина, Г. В. Акимова, В. И. Кистяковского,
Я. М. Колотыркина, Н. Д. Томашова, И. Л. Розенфельда, В. П. Бат-
ракова, Я. М. Сухотина. Большой научный и практический вклад
в создание и внедрение коррозионностойких сталей, сплавов и би-
металлов внесли А. А. Бабаков, Я. М. Потак, А. П. Гуляев,
Ф. Ф. Химушин, Ф. Н. Тавадзе, А. В. Рябченков, С. А. Голова-
ненко.
Справочник поможет .металловедам и конструкторам правильно
выбрать необходимый материал, не только исходя из основного
свойства — коррозионной стойкости, но и с учетом технологиче-
ских особенностей изготовления металлоизделия и производимого
сортамента.
При компоновке справочника автор придерживался принципа
включать в состав издания в основном те марки, которые хорошо
освоены промышленностью в металлургическом и машинострои-
тельном переделе.
5
Во втором издании справочника перечень марок дополнен
шестью новыми наименованиями, расширена гл. IV «Хромомарган-
цевые и хромомарганцевоникелевые стали», которые во многих
случаях можно применять взамен более дефицитных хромоникеле-
вых сталей, введена новая глава IX «Коррозионностойкие биме-
таллы», по многим маркам расширен перечень предлагаемых
свойств, обновлена техническая документация на поставку полу-
фабрикатов.
При рассмотрении механизма коррозионных процессов и влия-
ния легирующих элементов внесены дополнения в соответствии
с последними данными исследований.
Коррозионностойкие стали, сплавы и биметаллы за некоторым
исключением разработаны и исследованы ведущими научными
сотрудниками Института качественных сталей ЦНИИЧМ А. А. Ба-
баковым, С. Д. Боголюбским, А. П. Гуляевым, А. Д. Горонковой,
Т. А. Жадан, Е. Н. Каревой, Ф. Л. Левиным, Л. И. Посысаевой,
Т. В. Свистуновой, Н. А. Сорокиной, Е А. Ульяниным, М. Ю. Ус-
тименко, В. И. Федоровой, Э. Г. Фельдгандлер, С. А. Голованенко,
А. А. Быковым, Н. И. Киселевым, В. В. Зайцевым и др.
В справочнике приведены также сведения о некоторых сталях,
разработанных в ВИАМе, ИМЕТ АН СССР, ИМЕТ АН ГрССР,
а также ряда стандартных сталей типа 18-10, 17-13-3, Х13 и др.
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Л<7Х — температура начала образования аустенита при
нагреве;
Ас3 — температура окончания образования аустенита
при нагреве;
Л1Н — температура начала мартенситного превраще-
ния;
Л1К — температура окончания мартенситного превра-
щения;
— температура начала мартенситного превраще-
ния при пластической деформации на 5 %;
ов — временное сопротивление при растяжении;
<т0,2 — предел текучести (условный) при растяжении
при допуске на остаточную деформацию 0,2 %;
'6 — относительное удлинение при растяжении;
ф — относительное сжатие при растяжении;
окр — предел длительной коррозионной прочности
при растяжении;
<?_1 — предел выносливости;
- Кс — коэффициент интенсивности напряжений;
Kia — коэффициент интенсивности напряжений при
максимальном стеснении пластической дефор-
мации;
HRB — твердость по Роквеллу, шкала В;
HRC — твердость по Роквеллу, шкала С;
НВ — твердость по Бринеллю;
KCU — ударная вязкость (образец с надрезом по
типу /7);
KCV — ударная вязкость (образец с надрезом по
типу V);
КСТ — ударная вязкость (образец с трещиной).;
Е — модуль нормальной упругости;
Л1кр— максимальный крутящий момент при испыта-
нии на кручение;
п — число оборотов до разрушения при испытании
на кручение со скоростью 1 об/мин;
у — плотность;
а — средний коэффициент теплового расширения
в интервале температур;
X — теплопроводность;
с — удельная теплоемкость;
р — удельное электросопротивление;
р, — магнитная проницаемость;
/с — магнитное насыщение;
ia — величина анодного тока при коррозии;
in — критический ток пассивации;
7
inn — ток полной пассивации;
i'n п— ток начала перепассивации;
<рп — потенциал пассивации;
фп п — потенциал полной пассивации;
фп. п — потенциал начала перепассивации;
Ф™х — максимальный ток перепассивации;
Укор — скорость коррозии;
фс — стационарный потенциал;
^кип — температура кипения среды;
С.З — специализация заводов;
h — толщина;
b — шириа;
I — длина;
d — диаметр;
S — сечение;
4сп — температура испытания;
т — время.
Глава I
КОРРОЗИЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ
В основе процессов коррозии металлов лежит явление окисления.
Образование кислородных соединений металлов в большинстве
случаев для земных условий является термодинамически естествен-
ным и связано с уменьшением свободной энергии системы (AG)
при образовании оксидов металлов из простых веществ.
Знак и величина AG определяются из уравнения: AG = G2—Gx,
где Gx —• соответствует свободной энергии исходных веществ, а
G2 — продуктов реакции. Если Gx > G2 и AG > 0, то образовав-
шееся соединение термодинамически стабильно. Только * оксиды
некоторых благородных металлов имеют AG < 0 и представляют
собой термодинамически нестабильные соединения в стандартных
условиях.
В. В. Скорчеллетти определяет термин коррозия как «само-
произвольное окисление металлов, вредное для промышленной
практики», отмечая при этом, во-первых, термодинамическую обо-
снованность процесса окисления и, во-вторых, связывая его только
с отрицательными последствиями для практики.
Коррозионный процесс может осуществляться двумя механиз-
мами: электрохимическим и химическим.
Коррозионный процесс в электролите, т. е. электропроводной
среде, протекает по электрохимическому механизму:
Me -> Мег + ze, (1)
nox + ze -> tn red, i (2)
где z — валентность металла; ox — окислитель; red — восстанов-
ленная форма его; п и т — коэффициенты.
Уравнения (1) и (2) описывают самостоятельно анодную и ка-
тодную реакции, сопряженные в общей цепи процесса. Потеря
массы при электрохимической коррозии происходит за счет выхода
в электролит ионов металла на анодных участках.
Скорость коррозии металла может контролироваться каждой
из двух указанных реакций.
Этот механизм коррозии выполняется в случае контакта мате-
риалов с водными растворами кислот, солей, щелочей, морской
водой и другими жидкостями, проводящими электрический ток.
Атмосферная и грунтовая коррозия при наличии в среде хотя бы
небольших количеств влаги также осуществляется по электрохи-
мическому механизму.
Если окислитель не является электролитом, то окисление раз-
рушающегося металла происходит в результате непосредственного
обмена электронами между ним и окислителем по реакции:
тМе + пох -* Мет (red),,. (3)
9
Такой процесс принято называть химической коррозией. Ти-
пичный случай химической коррозии — окисление стали при по-
вышенных температурах в сухом воздухе, продуктах сгорания топ-
лива, а также в жидких неэлектролитах (нефть, бензин и др.).
Коррозионностойкие стали и сплавы разрабатывают в основном
для службы в электролитах, т. е. в условиях воздействия электро-
химической коррозии. В отдельных случаях коррозионностойкие
стали могут успешно сопротивляться и химической коррозии. Од-
нако для этих целей технически и экономически целесообразно
создание специальных материалов, называемых жаростойкими, что
представляет собой самостоятельную проблему.
1. РАВНОМЕРНАЯ КОРРОЗИЯ
Под равномерной коррозией принято понимать сплошную при мак-
роскопическом рассмотрении коррозию, охватывающую всю по-
верхность металла. При микроскопическом рассмотрении общая
коррозия может быть равномер-
ной и неравномерной по глу-
бине, а также избирательной,
связанной с преимущественным
растворением какой-либо струк-
турной составляющей материала.
Электрохимическая коррозия
обеспечивается протеканием трех
основных процессов: анодного
процесса — выхода в электролит
некомпенсированных электронов
на анодных участках по реакции (1); процесса перехода электронов
От анода к катоду и соответствующего перемещения катионов и
анионов в электролите; катодного процесса — присоединения элек-
тронов ионами или молекулами электролита, способными к восста-
новлению по реакции (2).
На рис. 1 показана схема электрохимического процесса раство-
рения металла. При работе такого короткозамкнутого гальваниче-
ского элемента переход электронов от анода (Д~) к катоду (/<+)
способствует выравниванию потенциалов на обоих электродах с
электролитом, что в конечном счете должно было бы привести к за-
туханию анодного и катодного процессов, т. е. к состоянию полной
поляризации. Как следует из уравнений (1) и (2), а также схемы,
приведенной на рис. 1, в случае электрохимической коррозии анод-
ная реакция обеспечивается ионизацией атомов металла, подверг-
нутого коррозии, а катодная — разрядом ионов восстановителя.
В результате^ деполяризующего действия восстановителя (деполя-
ризатора D) на металле через некоторое время устанавливается
определенный необратимый потенциал, соответствующий равенству
сумм скоростей анодных и катодных реакций, называемый «стацио-
10
Рнс. 1. Схема электрохимического про-
цесса коррозии
ионов растворяемого металла и
парным потенциалом металла». Чаще всего в качестве деполяри-
затора выступает водород. Стационарный потенциал металла за-
висит от конкретных условий, в которых протекает процесс корро-
зии, и определяется экспериментально.
Обратимый (равновесный) электродный потенциал (потенциал,
устанавливающийся в электролите при равновесии с собственными
ионами) является мерой термодинамической устойчивости металла—
чем благороднее электродный потенциал, тем устойчивее металл.
В табл. 1 приведены равновесные (стандартные) электродные по-
тенциалы некоторых металлов, измеренные относительно стандарт-
ного водородного электрода, потенциал которого принимается за
нуль. Стандартный электродный потенциал металла также можно
рассчитать.
ТАБЛИЦА 1
РАВНОВЕСНЫЕ (ф ) И СТАЦИОНАРНЫЕ (фс) ПОТЕНЦИАЛЫ
ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ АЭРИРОВАННОГО 0,5-н. РАСТВОРА NaCl
(Н Д ТОМАШЕВ)
Металл Фр. в Фс. В ^Металл ~ <РР- в <РС, в
Си +0,337 +0,058 Сг —0,74 —0,109
РЬ —0,126 —0,312 Zn —0,763 —0,782
Мо —0,20 +0,105 Мп —1,18 —1,00
Ni —0,250 —0,007 Т1 —1,63 +0,181
Со —0,277 —0,144 А1 —1,66 —0,571
Fe —0,440 —0,30 Mg —2,37 —0,764
Однако при учете свойств конкретного электролита (pH, свой-
ства деполяризатора) могут наблюдаться отдельные отклонения от
порядка, в котором расположены элементы. Принципиальные от-
клонения от данного правила наблюдаются в том случае, если
служба металла сопровождается явлением пассивности.
Как следует из описанных представлений, механизм электрохи-
мической коррозии предполагает наличие на поверхности металла
анодных и катодных участков, т. е. электрохимической неоднород-
ности. Ее причиной могут быть присутствие разнородных атомов
в кристаллической решетке, сегрегация легирующих элементов,
наличие структурных составляющих с различной кристаллической
решеткой и химическим составом, наличие участков с различным
уровнем свободной энергии в связи с предшествующей пластиче-
ской деформацией, неметаллические включения и т. д. К числу
факторов, вызывающих электрохимическую неоднородность микро-
скопического порядка, могут быть отнесены градиент упругих на-
пряжений или пластической деформации, химическая неоднород-
ность вследствие дендритной ликвации, температурное поле, не-
равномерное наложение электрического поля и т. д.
11
В целом электрохимический механизм коррозии может быть
представлен диаграммой, приведенной на рис. 2. Сила тока на анод-
ной и катодной кривых является выражением числа частиц, про-
реагировавших на поверхности металла в единицу времени и при-
менительно к металлу, подвергнутому коррозии; сила анодного
тока характеризует интенсивность процесса коррозии. Обычно учи-
тывают силу тока на единицу поверхности (ia, А/см2), тогда коли-
чество электричества, прошедшее через электрод за единицу вре-
мени, будет пропорционально скорости коррозии металла.
Рис 2 Поляризационные кривые сопря-
женных анодной и катодной реакций при
коррозии металлов.
А — анодная кривая, Л — катодная кри-
вая, <рс — стационарный (необратимый) по-
тенциал коррозии, Фм и <р0 — равновесные
потенциалы металла и окислителя
Рис 3 Анодная поляризационная кривая
для мёталла (или сплава), склонного к пас-
сивации*
I — активное растворение, II — переход
в пассивное состояние, III — состояние
пассивности, IV — состояние перепасси-
вации, V — транспассивность, VI — вы-
деление кислорода
Многие металлы склонны к пассивации, т. е. состоянию повышен-
ной коррозионной стойкости (в условиях, когда с коррозионной
точки зрения металл является вполне реакционноспособным),
вызванное преимущественным торможением анодного процесса.
Для металлов, способных к пассивации, анодная поляризацион-
ная кривая имеет другой вид (рис. 3). Ее изображение указывает
на существование в определенном интервале потенциалов относи-
тельно малого и постоянного по величине тока растворения металла
(малой скорости коррозии), что является характерным для перехода
металла в пассивное состояние.
На участке ab (рис. 3) происходит активное растворение ме-
талла до потенциала пассивации (фп), чему соответствует критиче-
ский ток пассивации (tn); на участке Ьс происходит пассивация,
которая завершается при потенциале полной пассивации (<рп п).
Состояние пассивности сохраняется до потенциала, соответствую-
щего началу увеличения скорости растворения, т. е. перепассива-
ции (<рп. п)- Величина тока на участке потенциалов фпп—фп.п со-
12
ответствует току полной пассивации (in п) или коррозионной стой-
кости металла в пассивном состоянии. Наилучшим материалом бу-
дет тот, который способен пассивироваться в наиболее широком
диапазоне потенциалов фпп— фп.п, имея при этом минимальный
ток растворения гп. п> а также меньшие значения критического тока
пассивации (in). На практике значения tn п в интервале потенциа-
лов пассивности не сохраняют постоянного значения, так как кри-
вая зависимости i = f (ф) имеет некоторый наклон. На участке de
происходит процесс перепассивации, который приводит к резкому
увеличению скорости растворения металла, достигающей макси-
мума (fn.n) при потенциале максимальной перепассивации (ф“ах).
При повышении потенциала более Ф™зх на участке ef может
наблюдаться явление вторичной пассивности с последующим уве-
личением скорости растворения.
Явление пассивности металлов в настоящее время объясняют
на основе адсорбционно-пленочной теории, согласно которой тор-
можение анодного процесса, т. е. растворение металла, связывают
с образованием на его поверхности адсорбционных слоев.
В зависимости от природы металла и электролита, стадии про-
цесса адсорбционный слой может состоять из атомов кислорода
даже в количестве одного монослоя, а также тонких сплошных слоев
аморфных, не явно кристаллических или кристаллических оксидов
и гидроксидов.
В случае пассивации на основе адсорбции атомов кислорода,
последние обеспечивают насыщение свободных валентностей ме-
талла, тормозя анодную реакцию.
При наличии на поверхности металла оксидной пленки пассив-
ность наступает, если пленка, во-первых, обладает высокой хими-
ческой стойкостью в данном электролите, во-вторых, малой ионной
проводимостью, препятствующей быстрому ее росту по толщине
и разрушению в результате образования внутренних напряжений
в системе матрица — оксид.
К металлам, способным к пассивации, относятся хром, алюми-
ний, титан, никель, железо, молибден и ряд других.
В зависимости от своей природы металл может быть способен
к самопассивации. Это означает, что при контакте с данным элек-
тролитом устанавливающийся электродный потенциал находится
в интервале потенциалов фп. п—фп.п (рис. 3). Такова, например,
самопассивация хромоникелевой коррозионностойкой стали, по-
мещенной в раствор концентрированной азотной кислоты при ком,-
натной температуре. Переход материала в пассивное состояние мо-
жет быть также обеспечен пропусканием тока от внешнего источ-
ника. ’ /
Возвращаясь к анодной поляризационной кривой для пассиви-
рующихся металлов и сплавов (см.-рис. 3), можно следующим об-
разом охарактеризовать физическую картину состояния их поверх-
13
ности на различных стадиях пассивации: участок ab — растворе-
ние металла по электрохимическому механизму, при этом ток раст-
ворения и, следовательно, скорость коррозии, как и следует ожи-
дать, повышаются при смещении потенциала в положительную
сторону; участок Ьс — формирование оксидной защитной пленки
на все большей площади при смещении потенциала в положитель-
ную сторону, скорость образования пленки превышает скорость
ее растворения; начиная с точки с образование сплошной защитной
пленки завершено; участок cd — поведение коррозионной системы
в основном зависит от свойств барьерной пленки; участок de —
наступает так называемая перепассивация, которую связывают
с образованием на поверхности оксидов высших валентностей, не
обладающих способностью к пассивации. Для некоторых металлов
Рис 4 Характер зависимости скорости
атмосферной коррозии:
I — область сухой коррозии {h — 1 —10
нм); II — область влажной коррозии
(h « 10—100 нм), III — область мок-
рой коррозии (ft = 1 мкм — 1 мм); IV —
коррозия при полном погружении в
электролит (ft > I мм); ft — толщина слоя
электролита
и их сплавов характерен переход к транспассивности ef с последую-
щим увеличением скорости коррозии.
Влияние легирующих элементов на основные параметры анод-
ной поляризационной кривой для сплавов на основе железа под-
робно описано Н. Д. Томашовым и Г. П. Черновой. Здесь же от-
метим лишь то, что для повышения коррозионной стойкости
сплавов обычно стремятся при легировании улучшить пассива-
ционные характеристики материала, имея в виду, чтобы стацио-
нарный потенциал коррозии соответствовал пассивной области при
минимальных значениях тока; реже используют легирование более
благородными элементами, повышающее термодинамическую ус-
тойчивость металла в данной коррозионноактивной среде (табл. 1).
Основным легирующим элементом, оказывающим значительное
положительное влияние на пассивационные характеристики же-
леза и никеля, является хром. При введении хрома в железо в ко-
личестве 12 % наступает скачкообразное увеличение электродного
потенциала, которое переводит сталь в класс коррозионностойких
материалов. При дальнейшем повышении концентрации хрома на-
блюдается постепенное наращивание стойкости.
Пассивное состояние металла в некоторых случаях может быть
достигнуто за счет введения малых добавок благородных металлов
(меди, палладия, платины), т. е. с помощью так называемого катод-
ного легирования, возможность которого и механизм процесса опи-
сан Н. Д. Томашовым и Г. П. Черновой.
14
Кроме факторов, связанных с легированием или подключением
внешнего источника тока, состояние пассивности может быть до-
стигнуто или улучшено при наличии в электролите таких окисли-
телей (кроме собственно кислорода), как HNO3, NaNO8, КаСг2О7
(пассиваторы). Однако ряд веществ наряду с водородом могут либо
нарушать пассивное состояние, либо затруднять его наступление;
к ним относятся ионы хлора и брома, восстановители Na2SO8,
Na2S2O8 (депассиваторы).-. Нарушению пассивности способствуют
механические повреждения 'пассивированной поверхности, повы-
шение температуры и давления электролита.
- Атмосферная коррозия представляет собой разновидность кор-
розии, протекающей по электрохимическому механизму, особен-
ностью которой является то обстоятельство, что процесс растворе-
ния металла происходит под весьма тонкими слоями влаги х.
Скорость коррозии существенно зависит от степени увлажнения
поверхности металла, определяемой толщиной слоя влаги (рис. 4).
Ю. Н. Михайловский разделяет электрохимическую атмосфер-
ную коррозию на мокрую и влажную. Мокрая атмосферная корро-
зия соответствует наличию на поверхности пленки влаги толщиной
1 мкм -г 1 мм и возникает либо в условиях 100 %-ной влажности,
когда - происходит капиллярная конденсация, либо в случае не-
посредственного попадания влаги вследствие атмосферных осадков
и других причин. Этот вид атмосферной коррозии пр механизму
близок электрохимической коррозии с полным погруженцем в элек-
тролит.
Влажная атмосферная коррозия возникает при относительной
влажности менее 100 % с образованием пленки , влаги толщиной
10—100 нм, вследствие проявления адсорбционных сил на по-
верхности металла с возможной последующей хемосорбцией или
эффекта капиллярной конденсации. Соответствующие условия для
влажной атмосферной коррозии возникают, например, в проветри-
ваемом помещении, защищенном от непосредственного попадания
осадков. "и
Атмосферные примеси (аэрозоли морской воды, промышленные
газы SO2, SO8, H2S, Cl2, NH8, НС1), активные твердые частицы
типа NaCl, NaSO4 и другие механические частицы (песок, метал-
лическая пыль, угольная пыль и т. д.) ускоряют атмосферную кор-
розию.
Отрицательным фактором является также наличие шерохова-
тостей на поверхности изделий
В порядке повышения коррозионной агрессивности различные
виды атмосфер располагают в следующий ряд: сухая континен-
тальная, морская чистая, морская индустриальная, индустриаль-
ная, индустриальная сильно загрязненная.
1 В данном случае не принимают во внимание довольно редкий для атмосферных
условий случай нулевой влажности, когда процесс коррозии протекает по механизму
сухой Газовой коррозии
15
В СССР применяют пятибалльную систему оценки общей кор-
розионной стойкости коррозионностойких сталей и сплавов
(табл. 2). Аналогичную систему используют в США и ФРГ.
В качестве критерия коррозионной стойкости принимают ско-
рость коррозии (иКОр, мм/год). В химических производствах обычно
применяют материалы с баллом 1 коррозионной стойкости, хотя
в некоторых случаях используют материалы и с баллом 2 при кон-
такте со средами особо высокой агрессивности.
ТАБЛИЦА 2
ПЯТИБАЛЛЬНАЯ ШКАЛА
КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ
Балл °кор- ““/ГОД Группа стойкости
1 0,1 Сильностойкие
2 0,10—1,0 Стойкие
3 1,1—3,0 Пониженно-
стойкие
4 3,1—10 Малостойкие
5 10,1 Нестойкие
Кроме глубинного показате-
ля скорости коррозии икор
(мм/год), часто пользуются по-
казателем потери массы за
определенный период времени
на единицу площади [К,
г/(м2-ч)].
Пересчет обоих показателей
проводят по формуле ^кор =
= 8,76 К/у, где икор — скорость
коррозии, мм/год; у— плотность,
г/см3; Д' — скорость коррозии,
г/(м2-ч).
2. МЕЖКРИСТАЛЛИТНАЯ КОРРОЗИЯ
Межкристаллитная коррозия заключается в быстром избирательном
растворении границ зерен металла, которое сопровождается поте-
рей прочности и пластичности. Этот вид коррозии может возникать
в процессе службы таких материалов, которые обладают в прин-
ципе высокой коррозионной стойкостью в данной среде.
Причиной межкристаллитной коррозии чаще всего является
термическое воздействие, приводящее к электрохимической гетеро-
генности между приграничными участками и объемом зерен. В кор-
розионностойких сталях и сплавах на основе никеля различают
следующие типы межкристаллитной коррозии: 1) коррозия, свя-
занная с обеднением приграничных областей зерен элементом или
элементами, которые в основном обусловливают стойкость мате-
риала в данной среде; обеднение может происходить вследствие
выделения на границах зерен равновесных фаз (химических сое-
динений) на базе указанных элементов; 2) коррозия, обусловленная
низкой химической стойкостью выделяющихся по границам равно-
весных фаз; 3) коррозия, вызванная сегрегацией по границам зе-
рен поверхностно-активных элементов, снижающих стойкость ос-
новы в данной среде.
Рассмотрим возникновение межкристаллитной коррозии по ме-
ханизму первого типа в коррозионностойких аустенитных сталях.
В этих сталях наиболее распространенным случаем является вы-
деление по границам зерен карбидов хрома CrxC (Сг23Св, Сг7С3).
16
Температурно-временная область выделения карбидов приведена
на рис. 5; внутри нее находится область сенсибилизации, т. е.,
склонности к межкристаллитной коррозии. Основными парамет-
рами стойкости к межкристаллитной коррозии являются темпера-
турный интервал Ттах — Тт1П и минимальное время ттш, в тече-
ние которого происходит сенсибилизация.
Экспериментально установлено, что при отпуске, провоцирую-
щем межкристаллитную коррозию, вокруг выделяющихся карби-
дов (Сг23Св) образуется сплошная зона с пониженным содержанием
хрома шириной менее 0,8 мкм.
Выделение карбидной фазы и условия ее равновесного существо-
Рис 5 Температурно-временная
область склонности коррознонио-
стойкой аустечитной^стали к меж-
кристаллитной коррозии (МКК).
связанной с обеднением границ
зерен по хрому
вания с твердым раствором можно представить следующими урав-
нениями:
х Ст -и С CrxC I
, (4)
AGcr^c = RT In (acr^c) J '
где AG°r c = АЯ°—TAS0; Cr и C — содержание хрома и углерода
в твердом растворе; AG°r с , ДЯ°, AS0 — стандартная энергия;
энтальпия; энтропия образования карбида из углерода и хрома
соответственно; асг и ас — термодинамическая активность хрома
и углерода в аустените. Приведенные уравнения могут быть ис-
пользованы для определения температуры растворения карбида (Тр):
1 4,575 х . , ч 4,575 / AS0 , < , 1w ч /сч
----— ~77о (1g «сг + 1g ас) ( — + 1g асг + 1g ас). (5)
7\ AGCr с ДЯ° V 4,575
В соответствии с гипотезой обеднения границ зерен хромом при
сенсибилизации сталь становится склонной к межкристаллитной
коррозии в том случае, когда концентрация хрома на границах
снижается до уровня, не обеспечивающего ^ом>-азионн-ую_стойкость
материала в данной сред
центрацией хрома может
wair
БИьЛИОТс-ЧНАЯ
С И С Ге МА
относится к категории коррозионностойких. Около карбида хрома,
выделяющегося на границе аустенитного зерна, концентрация
хрома должна быть достаточной для протекания реакции выделе-
ния карбида, что вытекает из соотношения (4). Так как раствори-
мость карбида хрома с понижением температуры уменьшается,
то и концентрация хрома, которая необходима для выделения кар-
бида хрома в этих условиях, также уменьшается.
Максимальная температура проявления межкристаллитной кор-
розии (Ттах) будет соответствовать концентрации хрома на границе
раздела твердый раствор—карбид, при которой происходит потеря
коррозионной стойкости Эта температура может быть определена
по формуле (5), если принять асг = «сгмкК:
1 4 575 ( Д^СгЮ - , г , А
— = -^о 4,575 + lg ЙСг мкк + lg ас)'
“max СгхС
Для упрощения принято, что вследствие высокой диффузионной
подвижности углерода происходит выравнивание его активностей
по объему зерна. При этом вследствие незначительной убыли угле-
рода в целом концентрация углерода в объеме зерна изменяется
незначительно, т. е. а£р = а£, где а^Р и а® — активность углерода
на границ© и в объеме зерна.
Комбинация уравнений (5) и (6) приводит к соотношению между
7р и Дпах:
1 1 4,575 . NCr 4.
= — 1g 1— = const,
Тр Tmax----------------------N-TMKK
(7)
где NCr и Ncr мкк — соответственно средняя концентрация хрома
в стали и концентрация хрома на границе раздела аустенит — кар-
бид, вызывающая коррозию.
Соотношение (7) показывает, что разница] (l/Tp) — (1/^max)
постоянна и зависит от содержания хрома в стали для данного со-
става. Если NCr = Мсгмкк (например, стали с 12 % Сг), то,
(1—Гр) — (l/Tmax) = 0. Это означает, что равновесная темпера-
тура растворения карбидов равна максимальной температуре по-
явления межкристаллитной коррозии. Если Усг > У&мкк, то
должна существовать область температур (Тр—- Ттах), при которой
выделение карбидов хрома не сопровождается межкристаллитной
коррозией, что обычно наблюдается на практик© при испытании
хромоникелевых сталей после провоцирующего нагрева по методам
AM и АМУ (ГОСТ 6032—84).
Обработка данных по склонности хромоникелевых аустенитных
сталей к межкристаллитной коррозии указывает на существование
связи между параметрами Tmm и тт1П (рис. 6). Установление
связей между величинами Тр, Ттях и Tmin позволяет прогнозиро-
18
вать их склонность к межкристаллитной коррозии, протекающей
по механизму обеднения границ зерен по хрому
Из выражений (5) и (6) вытекает, что величины Тр и Ттах за-
висят от логарифма термодинамической активности углерода
(1g «с)-
Рассмотрим влияние углерода на склонность к межкристаллит-
ной коррозии с помощью термодинамического анализа.
Слагаемое 1g пс может быть представлено^ виде:
lgac = lgnc + lg/c> (8)
где пс — атомная доля углерода в стали; fc — коэффициент термо-
динамической активности углерода.
, Рис 6 Зависимость Ттак от тт1п
для стали с 20 % Сг и переменным
содержанием никеля, %
9, 2 — 12, 5 — 19, 4—30, 5—40
Определим величину fc, которая равняется следующей алге-
браической сумме: 1g fc =- lg + 1g + 1g /£ + . . , где л —
легирующий элемент (Cr, Ni, Мп и т. д ) Легирующие элементы,
влиящие на активность углерода в аустените, могут быть разделены
на две группы: 1) повышающие активность углерода — никель,
кобальт, кремний; 2) снижающие — марганец, молибден, вольфрам,
ванадий, ниобий. Можно ожидать, что элементы первой группы
будут способствовать развитию межкристаллитной коррозии (их
влияние равносильно повышению содержания углерода в стали),
а элементы второй группы уменьшат склонность к межкристаллит-
ной коррозии (их влияние равносильно снижению содержания угле-
рода).
Полученные данные позволяют предложить обобщенную схему,
связывающую термодинамическую активность углерода (азота)
в стали с температурой растворения карбидов в аустените и основ-
ными параметрами межкристаллитной коррозии Ттах и тт1П
(рис. 7).
Термодинамический анализ межкристаллитной коррозии в спла-
вах системы №—Мо показывает возможность расчета максималь-
ного обеднения молибденом приграничной зоны для сплавов с его
содержанием до 20 %, причем причиной межкристаллитной корро-
зии в этом случае является обеднение границ молибденом, входя-
щим в состав выделяющихся карбидов МовС.
19
Аналогичный механизм установлен также в коррозионностойких
сплавах системы Ni—Сг, в которых наблюдается выделение кар-
бидов типа СгазСв.
Межкристаллитная коррозия, протекающая по механизму пер-
вого типа, может быть связана не только с выделёнием карбидных
и нитридных фаз Например, в высококремнистых аустенитных
сталях она возникает при обеднении границ зерен кремнием, ко-
торый входит в состав выделяющейся дри нагреве в интервале
650—850 °C о-фазы. Высокохромистая a-фаза может быть причиной
межкристаллитной коррозии в высоколегированных сплавах на
основе железа типа 03ХН28МДТ, в которых она создает обеднение
по хрому.
Рис 7 Связь между термо-
динамической активностью
(Gq) углерода (азота), тем-
пературой растворения кар-
бидов (Т ) и сплошностью
аустенитной стали к меж-
кристаллитной коррозии*
Я — содержание углерода
(азота), > #2 > Яз
В сталях типа 18-10 и 17-13-2 при потенциалах коррозии от
— 0,2 до 0,5 В карбиды хрома имеют значительно более высокую
стойкость по сравнению с основой. Указанный интервал потенциа-
лов коррозии соответствует растворению в активной области и на-
чалу пассивации стали. При потенциалах коррозии более 0,7 В
стойкость карбидов хрома становится меньшей, чем стойкость мат-
рицы, что обусловливает их избирательное растворение.
Наиболее распространенным способом борьбы с межкристаллит-
ной коррозией является введение в сталь стабилизирующих доба-
вок титана, ниобия или тантала, имеющих большее сродство к угле-
роду, чем хром. Введение этих элементов позволяет предупредить
выделение карбидов хрома при сенсибилизации, связывая углерод
в специальные карбиды TiC, NbC и ТаС.
Присутствие стабилизаторов защищает сталь от межкристал-
литной коррозии в слабоокислительных средах, т. е. при потенциа-
лах коррозии до 0,5 В.
В средах средней и сильной окислительной способности 1 корро-
зионная стойкость структурных составляющих стали типа 18-10
при стабилизации различными элементами снижается в следующей
1 Потенциалы 0,5 —1,3 В, кипящие растворы 55—65 % ной HNO3 с добавками
окислителей
20
последовательности: основа (хромоникелевый ^-твердый раствор),
карбиды хрома (Сг23С6), карбиды ниобия (NbC) и карбиды титана
(TiC); исключение составляет интервал потенциалов 0,5—0,7 В,
в котором карбиды титана более стойки, чем карбиды ниобия. Та-
кое положение создает предпосылки для преимущественного раство-
рения в горячих концентрированных растворах азотной кислоты
карбидных фаз. Межкристаллитный характер разрушения стали,
соответствующий пограничному расположению специальных кар-
бидов титана или ниобия, может возникать при отпуске или отно-
сительно медленном охлаждении стали, подвергнутой высокотем-
пературному нагреву в интервале температур, который, с одной
стороны, ограничен температурой начала их выделения (т. е.
750—800 °C), а с другой — тейпературой растворения.
Подобные условия создаются, например, в сварных соединениях.
Под влиянием термического цикла сварки в определенном слое свар-
- ного соединения создаются условия для растворения специальных
карбидов и последующего их выделения по границам зерен. Такая
межкристаллитная коррозия сварных соединений называется но-
жевой коррозией.
Если термическая обработка стали предполагает возможность
выделения наряду со специальными карбидами еще и карбидов
хрома, то образование вокруг последних зон, обедненных хромом,
может повысить скорость межкристаллитной коррозии.
В соответствии с коррозионной стойкостью карбидных фаз наи-
более Низкой сопротивляемостью межкристаллитной коррозии но-
жевого типа обладают стали, стабилизированные титаном, затем
стали с добавками ниобия: однако полной стойкости к этому виду
коррозии можно добиваться только в результате существенного
снижения углерода в стали, как начальной причины образования
любых карбидов. Это вывод подтверждается многолетней практи-
кой эксплуатации в сильноокислительных средах сталей
10Х18Н10Т, 10Х18Н10Б и 03Х18Ш1.
За последние годы были установлены факты межкристаллитной
коррозии аустенистных сталей в закаленном состоянии, протекаю-
щей в сильноокислительных средах, соответствующих контроль-
ному раствору метода ДУ'(ГОСТ 6032—84) или раствору кипящей
65 %-ной HNO3 с добавками Сг®+ Возникновение межкристаллит-
ной коррозии в чисто аустенитной стали связывают с сегрегацией
в приграничных зонах примесных элементов, оказывающих отри-
цательное влияние на химическую стойкость стали.
К числу элементов, способных вызвать данный вид коррозии
(рис. 8), относится кремний, фосфор, углерод, бор, молибден. По-
видимому, это неполный перечень всех элементов, представляющих
потенциальную опасность.
,На рис. 9 показано влияние фосфора, кремния и бора на склон-
ность закаленной стали Х20Н20 к межкристаллитной коррозии
после испытания в кипящем растворе 65 %-ной HNO3 с добавками
21
I
Рис. 8. Микроструктура стали 09Х18Н14 после закалки с 1050 °C в воду, и отпуска при
700 °C, 500 ч:
а — аустенит карбид типа MessCe по границам зереи и двойникам; б — меж-
кристаллитная коррозия, испытания по методу АМУ (ГОСТ 6032—84); в — межкристал-
литная коррозия, испытания в 27%-ной HNO3 4- 40 г/л Сг6+, время 196 ч; г — закалка
1050 ®С в воду; д — закалка с 1050 °C в воду: межкристаллитная коррозия, испытания
в сильиоокислительиой среде. X 500
22
Cre+ в течение 100 ч. Перечисленные элементы оказывают отрица-
тельное влияние на этот вид локальной коррозии при концентра-
циях, при которых они обычно присутствуют в стандартных кор-
розионностойких сталях, в качестве,примесей. Потенциал среды,
выявляющий межкристаллитную коррозию, указывает на возмож-
ность перехода приграничных зон в стали под влиянием сегрегаций
в состояние перепассивации.
Рис. 9. Влияние фосфора,
кремния и бора на склон-
ность стали Х20Н20 к меж-
кристаллитной коррозии в
окислительной среде. Терми-
ческая обработка' закалка с
1100 °C в воде (С. Д Бого-
любский, Е. А. Ульянин,
О В. Каспарова, Я М Коло-
тыркии)
Z — МКК нет, II — МКК
Рис. 10 Анодная поляризационная
кривая коррозионностойкой стали и
потенциалы сред различных методов
испытания на стойкость против меж-
кристаллитной коррозии по ГОСТ
6032 — 84:
I — AM, АМУ, В; II - ВУ, III -
ДУ, IV — HNO3 при /кип
На рис. 10 приведено сопоставление анодной поляризационной
кривой, характерной для аустенитных сталей на хромоникелевой
основе, с потенциалами сред, которые соответствуют различным
способам испытания на склонность к межкристаллитной коррозии
по ГОСТ 6032—84 «Стали и сплавы. Методы испытания на межкри-
1 сталлитную коррозию ферритных, аустенитно-мартенситных, аусте-
нитно-ферритных и аустенитных коррозионностойких сталей и
сплавов на железрникелевой основе», включающего следующие
контрольные растворы: на 1000 мл воды и 100 мл серной кислоты
и 160 г сернокислой меди или медного купороса с добавками медной
стружки (метод AM, <ркор = 0,35 В); на 1000 мл воды — 250 мл сер-
ной кислоты и 50 г сернокислой меди или медного купороса с до-
бавками медной стружки (метод АМУ, <ркор — 0,35 В); на 1000 мл
23
воды 55 мл серной кислоты, 110 г сернокислой меди или медного
купороса, 5 г цинковой пыли (метод В, фкор = 0,35 В); 50 %-ная
серная кислота и сернокислое железо из расчета 40 г на 1000 мл сер-
ной кислоты указанной концентрации (метод ВУ, фкор = 0,80 —
0,9 В); 65 %-ная азотная кислота (метод ДУ, фкор_= 0,8—1,25 В).
Испытание образцов во всех растворах проводят при температуре
кипения.
Испытания в контрольных растворах по методам AM, АМУ и В
служат для выявления межкристаллитной коррозии, возникающей
в связи с обеднением приграничных зон хромом. Метод ВУ также
выявляет обедненные приграничные зоны. Наряду с этим происхо-
дит травление неметаллических включений (сульфидов, оксидов
и др.), а также частично карбидов титана.
Испытания в контрольном растворе по методу ДУ выявляют
межкристаллитную коррозию вследствие выделения по границам
зерен-специальных карбидов титана или ниобия.
Метод ДУ может в некоторых случаях выявлять склонность
к межкристаллитной коррозии, возникающей в связи с образова-
нием сегрегаций.
Кроме способов испытания коррозионностойких сталей на склон-
ность к межкристаллитной коррозии, в контрольных растворах
ГОСТ 6032—84 предусматривает метод Б, заключающийся в анод-
ном трав'лении металла в 60 %-ной серной кислоте и 0,5 %-ном
техническом уротропине, имеющем фкор =• 2,35 В. Метод предназ-
начен для испытания хромоникелевых аустенитных сталей типа
18-10.
Электрохимические методы исследования и выявления склонно-
сти коррозионностойких сталей к межкристаллитной коррозии
в последние годы получают все большее распространение. Преиму-
ществом этих методов по сравнению с методами ГОСТ 6032—84 яв-
ляется возможность широкого варьирования коррозионных сред,
в том числе проведения испытаний в промышленных средах, воз-
можность строгого поддержания фкор, а также сокращение продол-
жительности испытания.
3. КОРРОЗИОННОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ
Коррозионное растрескивание представляет собой особый вид раз-
рушения, возникающий при одновременном действии растягиваю-
щих напряжений и коррозионной среды Процесс разрушения
в этом случае происходит достаточно быстро и осуществляется в ре-
зультате распространения трещины без видимой или с весьма малой
макропластической деформацией при напряжениях меньших ов.
Растягивающие напряжения могут иметь самое различное про-
исхождение, например рабочие нагрузки, напряжения вследствие
температурного градиента или фазовых напряжений, напряжения,
возникающие обычно в сварном соединении, и т. д. Сжимающие
24
напряжения не вызывают разрушения и даже могут быть исполь-
зованы для предупреждения разрушения.
U Действие коррозионно-активной среды может быть связано с
двумя различными механизмами. Во-первых, образование трещины
и последующее ее развитие может происходить в результате анод-
ного растворения материала в устье трещины, представляющего
собой предельную форму локальной коррозии.
Во-вторых, образование трещины может быть следствием ад-
сорбции атомарного водорода на поверхности, сопровождающейся
его диффузией в объем материала; насыщение стали водородом
приводит к потере пластичности и хрупкому разрушению под дейст-
вием растягивающих напряжений. В этом случае коррозионное
растрескивание связывают с явлением водородной хрупкости. Ад-
сорбция водорода может происходить при катодной поляризации.
Считают, что коррозионное растрескивание, в процессе которого
развитие трещины обеспечивается в основном за счет анодного раст-
ворения, характерно для аустенитных коррозионностойких ста-
лей, имеющих достаточно широкую область потенциалов пассивного
состояния и большой запас пластичности (стали группы 18-10 и др.)
Коррозионное растрескивание вследствие наступления водородной
хрупкости типично для высокопрочного состояния, например, ста-
лей со структурой мартенсита или низкоотпущенного мартенсита,
а также для сталей, склонных (или со слабовыраженной склон-
ностью) к пассивации (стали группы 20X13, 40X13, 14Х17Н2 и др.).
Однако приведенные здесь соображения являются, скорее, тен-
денциями; на практике механизм разрушения может быть гораздо
более сложным, включая элементы тор® и другого процесса.
Применительно к аустенитным коррозионностойким сталям раз-
личают два основных механизма развития трещины; транскристал-
литный и межкристаллитный.
При транскристаллитном растрескивании трещина распростра-
няется от поверхности в глубь металла преимущественно по телу
зерна и только на отдельных участках своего пути выходит на гра-
ницу зерен.
Схема стабильно растущей трещины представлена на рис. 11.
Зародышем трещины может служить гетерогенность различного
происхождения на поверхности металла, например неметаллические
включения, выход дислокаций, концентраторы напряжений в виде
надрезов, резьбы, царапин и т. д.
После образования зародыша дальнейший процесс развития тре-
щины связан с явлениями, которые характерны вообще для корро-
зии в замкнутых объемах с затрудненным подводом «свежего»
электролита, а именно, подкислением среды и накоплением агрес-
сивных анионов. В этих условиях при наложении растягивающих
напряжений в острие трещины за счет миграции дислокаций про-
исходит микропластическая деформация, в процессе которой ско-
рость коррозии резко возрастает.
25
Выход дислокаций в устье трещины в свою очередь приводит
к надрезу пассивной пленки, обнажению ювенильной (незащищен-
ной) поверхности для контакта с электролитом и продвижению
самой трещины.
Таков предполагаемый механизм развития трещины до крити-
ческого размера; при достижении критического размера трещины
в материалах с малым запасом пластичности происходит практи-
чески мгновенное хрупкое раз-
рушение материала под дей-
ствием накопленной в системе
упругой энергии. Для этих
материалов могут быть опре-
делены параметры вязкости
разрушения, например крите-
рий Ирвина 7<1С, являющийся
в данном случае коэффициен-
том интенсивности напряже-
ние. 11 Схема стабильно растущей трещины Рис. 12. Принципиальная схема зави-
(В. Л. Богоявленский): симости механических напряжений от
ПК — продукты коррозии; ЗП — защитная времени испытаний при коррозионном
плеика; Д — Дислокации ' растрескивании
ний у вершины трещины критического размера для плоскодефор-
мированного состояния в условиях одновременного воздействия
механического фактора и коррозионной среды. Величина К1С имеет
важное значение для -оценки конструктивной прочности матери-
ала.
Связь между разрушающим напряжением (о) и временем до раз-
рушения для коррозионностойких сталей описывается зависи-
мостью, приведенной на рис. 12. Из представленной схемы следует,
что имеется определенный диапазон напряжений, в интервале ко-
торых происходит разрушение стали в тем более короткие сроки,
чем выше приложенное напряжение. Существует напряжение, ме-
нее которого разрушения це наблюдается; это-напряжение назы-
вают пределом длительной коррозионной стойкости (окр).
26
При межкристаллитном изломе при коррозионном растрескива-
нии образование и течение трещины происходит по границам зерен.
Обычно это явление связывают с потенциальной чувствительностью
стали к межкристаллитной коррозии, иначе говоря, с пониженной
коррозионной стойкостью границ или приграничных областей в ис-
пытываемом электролите. Как уже отмечалось, состояние сенсиби-
лизации в аустенитных коррозионностойких, сталях и сплавах мо-
жет наблюдаться после нагрева в интервале температур выделения
избыточных фаз на основе элемента, в основном определяющего
коррозионную стойкость данного материала.
Причиной межкристаллитного растрескивания могут быть также
сегрегирующие элементы, вызывающие межкристаллитную корро-
зию в закаленном состоянии.
К числу важнейших факторов, вызывающих коррозионное
растрескивание, относится присутствие в среде растворенных хло-
ридов, игр ающихроль активаторов нарушения пассивного состояния.
Ионы хлора, сорбируясь на защитной поверхностной пленке, вместо
коррозионностойких гидратированных оксидов на основе хрома,
- образуют растворимые галогениды. Роль активаторов могут также
играть растворенные в электролите и другие галоиды.
Средами, которые могут вызвать коррозионное растрескивание
коррозионностойких сталей, являются водные растворы хлористых
солей (MgCl2, КС1, ВаС12, Н4С1, LiCl и др.), растворы щелочей
(КОН, NaOH, Са (ОН)2 и др.), растворы некоторых азотнокислых
солей [Ba (NO3)2, Hg (NO3)2, NH4NO3J, влажные хлорсодержа-
щие органические соединения типа СНС13, СС14, (С2Н5)2С. Наблю-
дались случаи растрескивания высоколегированных коррозион-
ностойких сплавов на основе железа (03ХН28МДТ), никеля
(03Н70МФ) и др. в средах, содержащих серную или соляную
кислоту.
- Разрушение сталей в хлоридных* растворах называют хлорид-
ным растрескиванием, а в щелочах — щелочной или каустической
хрупкостью.
Коррозионное растрескивание может происходить не только
в жидкой фазе, но и в паровой фазе, что неоднократно наблюдалось
при эксплуатации энергетических ядерных установок, в которых
в качестве теплоносителя используют паро-водяную смесь.
В табл. 3 приведены значения акр для ряда марок коррозионно-
стойких сталей, определенного в 42 %-ном кипящем растворе
MgCl2 (154 °C), в сопоставлении с их ов и от.
Наиболее высокие значения окр получены на сталях ферритного
класса. При этом для стали 15Х25Т отношение акр/ав близко к еди-
нице, что указывает на весьма малую склонность к коррозионному
растрескиванию в кипящем 42 %-ном растворе MgCl2. Далее сле-
дуют стали аустенитно-ферритного класса марок, 08X18Г8Н2Т и
08Х22Н5Т. При значениях окр, близких к значениям окР феррит-
ных сталей, отношение окр/<Гв для них составляет 0,4—0,8 %;
27'
более низкие значения обеих величин имеет аустенитно-ферритная
сталь 08Х21Н6М2Т.
В наибольшей степени склонны к коррозионному растрескива-
нию аустенитные хромоникелевые стали типа 18-10, 17-13-2, а также
аустенитная хромомарганцевоникелевая сталь 10Х14Г14Н4Т, для
которых отношение акр/ств составляет 0,25—0,4.
Представленные данные показывают, что в средах, вызывающих
коррозионное растрескивание, целесообразно либо использовать
ферритные и- аустенито-ферритные стали, либо формировать состав
ТАБЛИЦА 3
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПРОЧНОСТИ И ПРЕДЕЛОМ
, ДЛИТЕЛЬНОЙ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ РАЗЛИЧНЫХ
КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ
Сталь Структурный класс ав, МПа 'Ча- МПа акр’ МПа
08Х17Т Ферритный 400 280 350
15Х25Т То же 470 320 450
08Х18Н10Т Аустенитный 450 220 150
10Х14Г14Н4Т То же 430 180 100
10Х17Н13М2Т » 500 240 170
08Х22Н5Т Аустенитно-ферритный 520 350 350
08Х21Н6М2Т То же 550 360 210
08Х18Г8Н2Т » 540 350 450
Примечание <тв и о0_2 определены прн 150 °C
аустенитных или других сталей так, чтобы в их структуре присутст-
вовала ферритная составляющая.
На рис. 13 на примере коррозионностойкой стали аустенитно-
мартенситного класса 03Х15Н6М2 видно, что по участкам б-феррита
коррозионная трещина не распространяется.
Другим способом повысить стойкость против коррозионного
растрескивания аустенитной стали, воздействуя через ее химичес-'
кий состав, является повышение содержания никеля. Влияние этого
элемента было изучено многими исследователями. Вывод, который
следует из полученных данных, свидетельствует о положительном
влиянии никеля при концентрациях 10 % и более в аустенитных
сталях с 18—20 % Сг при испытании в растворе MgCl2 (154 °C)
и воде высоких параметров, содержащей ионы хло’ра. На рис. 14
показано влияние никеля на ов, <4 и окр при 150 °C и предел дли-
тельной коррозионной стойкости в кипящем растворе MgCl2 при
154 °C сталей типа 03Х18Н10-40, исследованных в закаленном со-
стоянии. При содержании 40 % N1 ов и окр равны, что свидетельст-
вует о полной невосприимчивости стали к коррозионному растре-
скиванию.
28
Наиболее склонны к данному виду коррозионного растрескива-
ния стали аустенитно-мартенситного и мартенситного классов с по-
вышенной и высокой прочностью (20X13, 30X13, 40X13, 20Х17Н2,
09Х17Н7Ю, 09Х15Н9Ю и др.).
Отрицательное влияние на стойкость к хлоридному растрески-
ванию хромоникелевых аустенитных коррозионностойких сталей
Рис. 13. Микроструктура стали аустенитно-мартенситиого класса после испытания на
коррозионное растрескивание в 42 %-ном растворе MgCl2 при 154 °C. X 500:
а — сталь 03Х15Н6М2 (10 % 6-феррита); б — сталь 03Х15Н6
оказывают ряд примесных элементов, например элементы подгруппы
VA периодической системы: фосфор, мышьяк, сурьма, висмут.
Мерами борьбы с коррозионным растрескиванием могут быть
уменьшение или снятие внутренних растягивающих напряжений
(эффективно также создание напряжений сжатия на поверхностях,
подвергающихся коррозии), предупреждение попадания в корро-
зионную среду элементов, вызывающих разрушение, ионов С1“,
щелочей КОН, NaOH и др., ингибирование среды. В некоторых
случаях для борьбы с коррозионным растрескиванием может быть
рекомендована катодная защита, однако в этом случае следует
иметь в виду возможность водородного охрупчивания.
Было отмечено, что коррозионное растрескивание, связанное
с водородной хрупкостью, имеет другой механизм. Существует ги-
потеза, согласно которой адсорбированный на поверхности изделия
водород диффундирует вглубь. Далее под влиянием напряжений
29
водород концентрируется в вершине движущейся трещины, а также
в пустотах, имеющихся в металле, которыми могут быть промежутки
между неметаллическими включениями и матрицей, скопления Дис-
локаций, стыки зерен и другие локальные объемы, где существует
трехосное напряженное состояние. Диффузионно-подвижный во-
дород способствует охрупчиванию, образуя с железом твердый
раствор внедрения В местах скопления водорода происходит его
трансформация из атомарного в молекулярный, что связано с уве-
личением объема газа. При этом возможно образование внутренних
трещин, сильно снижающих пластичность и конструктивную проч-
ность материала.
Рис. 14. Влияние никеля на значения
%. Оо.г и акр при 150 °C в 42 %-ном
растворе MgCl2 при 154 °C аустенитных
сталей с 18 % Сг (Ю. В. Захаров, Ф. Л.
Левин)
Способность водорода к накапливанию в металле приводит
к тому, /что количество водорода, которое способна удерживать
сталь, может намного превосходить его предельную растворимость.
При прочих равных условиях склонность к водородному охруп-
чиванию значительно зависит от исходного запаса пластичности
стали. Поэтому высокопрочные коррозионностойкие стали часто
оказываются весьма склонными к водородному охрупчиванию.
Источниками водорода и вызываемого им охрупчивания могут
быть водородная атмосфера, растворенный и газообразный серово-
дород, водные растворы кислот и другие водородсодержащие среды.
Одной из распространенных сред, вызывающих опасные разруше-
ния вследствие водородного охрупчивания, являются сероводород-
содержащие.
Широко распространенная аустенитная хромоникелевая сталь
12Х18Н10Т в закаленном состоянии чувствительна к растрескива-
нию в среде сероводорода. Так, при напряжениях 500 МПа разру-
шение стали в насыщенном водном растворе сероводорода происхо-
дило уже через 170 ч при б = 21 % и ф = 24 %, тогда как при на-
гружений на воздухе сгв = 700 МПа, 6 = 65 % и ф = 70 %.
Практически не склонна в закаленном состоянии к разрушению
под влиянием водных растворов сероводорода хромоникельмолиб-
деиовая сталь типа 10X17H13M3T.
1 Следует иметь в виду, что в развитии процесса водородной хрупкости принимает
также участие «внутренний* диффузионно-подвижный водород, присутствие которого
обусловлено технологией сталеплавильного процесса.
30
Сенсибилизация аустенитных сталей, как правило, приводит
к увеличению склонности к водородному, в том числе сероводород-
ному охрупчиванию.
Обычно склонность стали к водородному охрупчиванию принято
оценивать кривыми длительной прочности в средах, содержащих
Рис. 15. Значения длительной прочности
стали 10Х18Н10Т в насыщенном водном
растворе H2S:
/ — закалка с 1200 °C; 2 — то же + 700
°C, 3 ч; 3 — то же + 700 °C, 100 ч; 4 —
то же + 800 °C, 100 ч
Рис. 16. Испытание на коррозионное растрескнванне в струбцине (а) и ла кольцах (б)
с клином для определения времени до образования коррозионных трещни:
а — сплав на основе никеля с 29 % Мо (закалка с 1100 °C в воде, холодный наклеп на
20 %, отпуск 700 °C, 1 ч; испытание в 21 %-ной НС1 при ^кип, О’ “ 0,7 <т0»2» время до об-
разования трещины 10 ч; б — сталь 10Х18Н10Т (закалка с 1100 °C в воде; испытание
в 42 %-ном растворе MgCl2, 154 °C, а = 0,7 <т0,2), время до образования трещины 50 ч
водород (рис. 15). Чем больше угол^наклона кривых, тем выше
чувствительность материала к присутствию водорода.
Испытания на склонность сталей и сплавов к коррозионному
растрескиванию могут быть разделены на две основные группы.
Первая группа предполагает определение механических характе-
ристик материала в условиях, вызывающих;разрушение.®Таковы
испытания на статическое растяжение, в результате которых про-
водят определение параметров вязкости разрушения, а также длины
критической трещины. ‘ Указанные характеристики могут быть
также определены и при других схемах напряженного состояния,
но имеющих растягивающую составляющую, например при стати-
31
ческой изгибе или в условиях знакопеременного нагружения При-
меняют также испытания на растяжение с постоянной нагрузкой,
в результате которых определяют окр.
Другая группа испытаний предполагает создание в образце рас-
тягивающих напряжений в упругой или упруго-пластической об-
ласти с последующей выдержкой в коррозионноактивной среде
для определения времени до появления первых трещин. Подобные
испытания проводят с помощью фиксации нагруженных образцов
в различного типа приспособлениях или с помощью создания на-
пряжений в разрезанных кольцах клином. На рис. 16 показаны
два вида испытаний, при которых определяют время до появления
трещин.
4. ПИТТИНГОВАЯ КОРРОЗИЯ
Питтинговая (точечная) коррозия заключается в образовании на
поверхности металла мелких разобщенных поражений, называемых
питтингами (рис. 17). Этот вид коррозии принадлежит к одному
из наиболее опасных видов локальной коррозии. При малых по-
терях массы металл подвергается глубоким местным ^сражениям,
которые в короткий срок могут привести к сквозным дефектам.
Склонность сталей к питтинговой коррозии обычно оценивают
числом питтингов на единицу площади, диаметром и глубиной
питтйнгов, образовавшихся за определенный период времени. <
Питтинговая' коррозия характерна для сталей, обладающих
способностью к пассивации.
Необходимым условием для возникновения питтингов является
присутствие в коррозионных средах активирующих галоидных
ионов. На практике наиболее часто питтинговая коррозия возни-
кает в присутствии ионов хлора, содержащегося в водопроводной,
морской, а часто и артезианской воде.
Электрохимический механизм питтинговой коррозии рассмотрен
И. Л. Розенфельдом, согласно которому появление питтингов свя-
зано с нарушением состояния пассивности стали (рис. 18). В интер-
вале потенциалов <рп— фп п, т. е. на участке анодной поляризацион-
ной кривой АБ, сталь переходит от активного к полностью пассив-
ному состоянию и сохраняет его в интервале потенциалов <рп п — фп п
При наличии в электролите поверхностно-активных галоидных
ионов последние адсорбируются на пассивной поверхности стали,
в результате чего она локально активируется при более низких
потенциалах (фа), чем при отсутствии галоидных ионов, при этом
активирование поверхности сопровождается образованием питтин-
гов. Адсорбция отрицательно заряженных галоидных ионов облег-
чается при повышении положительного электродного потенциала
Мерой стойкости стали против питтингообразования часто служит
разность между потенциалом активирования и стационарным по-
тенциалом стали (фа—фс), который для сталей, находящихся в пас-
32
сивном состоянии, выше потенциала полной пассивации <рп п- Чем
больше отрезок ВГ на аноддой поляризационной кривой стали,
тем большей устойчивостью к питтинговой коррозии она обладает.
Часто в качестве характеристики стойкости к питтинговой корро-
зии используют только потенциал <ра, называемый в некоторых
источниках потенциалом питтингообразования или потенциалом
пробоя
Рис. 17. ВиешнийХвнд поверхности стали 07Х18Н10, подвергшейся питтинговой корро-
зии Испытание в 10 %-ной FeCl3 X 1,5 (Э Т ШапоЬалов)
Склонность коррозионностойких сталей к питтинговой корро-
зии сильно зависит от их химического состава
Наиболее эффективно повышает стойкость к питтинговой кор-
розии хром. Известна достаточно высокая сопротивляемость пит-
тингу коррозионностойких ферритных хромистых сталей типа Х25
Рис 18 Схема, показывающая процесс ло-
кальной депассивации стали при возник
новенни питтинга (фа — потенциал актн
вации для питтннгообразоваиня)
и Х28. Другим элементом, используемым для легирования с целью
повышения стойкости к этому'виду коррозии, является молибден.
Присадки молибдена составляют обычно 2—3 %. Сталь типа
Х17Н13М2, легированная молибденом," им'еет значительно боль-
шую сопротивляемость питтингу по сравнению со сталями’типа
Х18Н10Т. Имеются данные о положительном влиянии кремния
Оба элемента—молибден и кремний—повышают потенциал питтин-
гообразования в сталях. В аустенитных сталях показана возмож-
ность повысить стойкость к питтинговой коррозии с помощью ле-
гирования азотом. Влияние марганца и углерода отрицательно.
2 Заказ № 1127 33
Возможность образования питтингов имеется даже в весьма
чистых материалах. Местами их зарождения могут быть выходы
дислокаций на поверхность, границы зерен, межфазовые границы
и другие точки, которые связаны с дефектами кристаллической ре-
шетки или химической неоднородностью. В технических сплавах
возможность образования питтингов значительно увеличивается
в связи с присутствием неметаллических включений, интерметал-
лидных фаз или других структурных составляющих, образую-
щихся в процессе кристаллизации или термической обработки
сплава.
Укрупнение зерна снижает склонность стали к~питтингообразо-
ванию в хлоридах. Это в свою очередь объясняется меньшей протя-
женностью границ как мест потенциального зарождения очагов
коррозии Малые степени пластической деформации (до 8—10 %)
не оказывают влияния на потенциал питтингообразования стали
12Х18Н10Т в хлоридах; при дальнейшем повышении степени пла-
стической деформации потенциал питтингообразования снижается.
Я. М. Колотыркин и Л. И. Фрейман установили, что в корро-
зионностойких аустенитных сталях на хромоникелевой основе,
а также ферритных хромистых, аустенитно-мартенситных, аусте-
нитно-ферритных сталях и сплавах на основе никеля предпочти-
тельными местами возникновения питтингов являются неметалли-
ческие включения типа сложных оксисульфидов, сульфидов, окси-
дов и др При этом зарождение питтингов происходит на границе
раздел а'металл — неметаллическое включение.
Термическая обработка, приводящая к гомогенизации струк-
туры и химического состава стали, уменьшает ее склонность к пит-
тинговой коррозии, снижая число активных центров питтингооб-
разования и скорость роста самого питтинга.
В то же время термическая обработка, способствующая гетеро-
генизации структура, может существенно повлиять на снижение
стойкости против питтинговой коррозии Типичным примером яв-
ляется отпуск аустенитной стали, в результате которого сталь
переходит в сенсибилизированное состояние. В этом случае наличие
обедненных по хрому приграничных зон и присутствие на границах
карбидных фаз открывает дополнительные возможности для воз-
никновения зародышей питтингов, что часто наблюдается на прак-
тике.
Грубо обработанная поверхность из-за наличия дефектов (за-
диров, закатов окалины, следов грубой обработки резанием и т. д.),
повышающих гетерогенность поверхностей, более склонна к пит-
тинговой коррозии
Наилучшей стойкостью против питтинга обладают металличе-
ские поверхности, полученные шлифованием, полированием с по-
следующей пассивацией. Пассивация необходима, так как при ее
отсутствии свежеобразованная полированная или шлифованная
поверхность может оказаться более слабой в отношении стойкости
34
S'
против питтинговой коррозии. При выборе йассиватора следует
избегать растворов, содержащих ионы галоидов, активирующих
образование питтингов, например азотноплавиковых растворов.
Необходимо иметь в виду, что дефекты структуры, ее гетероген-
ность и присутствие неметаллических включений лишь способст-
вуют образованию питтингов, в то время как необходимым условием
для их возникновения является наличие активирующих галоидных
ионов jb достаточной концентрации и потенциала, обеспечивающего
вытеснение с наиболее активных мест пассивирующего кислорода
(рис 19, рис. 20)
Рис 19 Образование питтинга на стали 08Х18Н10Т, локализующегося на неметалличе-
ских включениях . "
a — нитрид титана (/), сульфиды титана (2) и сульфиды кальция (’), б — вид питтинга
Испытание в 10 %-ной ЁеСЦ, 1 ч
В зависимости от легированности стали существуют минималь-
ные концентрации ионов хлора, при которых стали не подвергаются
питтинговой коррозии.
Такими концентрациями являются (н): 0,003, 0,017, 0,069,
0,15, 1,0 соответственно для сплавов на основе железа: Fe + 5,6 %
Cr, Fe + 11,6 % Cr, Fe + 20 % Сг и Fe + 18 % Сг + 10 % Ni,
Fe + 24,5 % Сг и Fe + 29,4 % Сг. При рассмотрении потенциаль-
ной возможности возникновения на поверхности стали питтинга
при наличии той или иной концентрации ионов хлора можно поль-
зоваться эквивалентом стойкости против данного вида коррозии
(ЭСП) с учетом вклада молибдена и азота, который выражается
следующим образом: ЭСП = % Сг + 3,3 X (% Мо) 4~ 16 X
X (% N).
Существуют различные способы испытания сталей на стойкость
против питтинговой коррозии.
Прямые методы используют в том случае, если образцы или де-
тали проходят испытания непосредственно в рабочей среде. После
2* < 35
этого рассчитывают число питтингов на единицу площади и их раз-
меры по глубине и диаметру, а также потерю массы.
В соответствии со стандартом ASTMG-48-76 испытания проводят
в 10 %-ном растворе FeCL при 25 °C в течение 72 ч.
В настоящее время все большее распространение получают
электрохимические способы выявления стойкости стали против
Рис 20 Распределение элементов в неметаллических включениях на рис 19*
а — титан; б — сера, в — кальций
питтинговой коррозии. Одним из методов является построение по-
тенциостатической кривой ia °— f (ф), в процессе которого опреде-
ляется потенциал фа (потенциал активации, потенциал пробоя,
потенциал питтингообразования). Сопоставление потенциала кор-
розии (фст) и потенциала активации (<ра) позволяет сделать вывод
о склонности материала к питтингу или степени его устойчивости.
36
5. ЩЕЛЕВАЯ КОРРОЗИЯ
Щелевая коррозия возникает в зазорах (щелях) при конструктив-
ных сочленениях деталей машин, работающих в агрессивных сре-
дах и в атмосферных условиях. Величина зазоров, вызывающих
щелевую коррозию, составляет обычно десятые доли миллиметра.
Помимо зазоров, обусловленных самой конструкцией машины, по-
следние могут возникать в процессе эксплуатации. К их числу мо-
гут быть отнесены щели, образующиеся при ослаблении уплотняю-
щих элементов, отслаивание покрытий, обрастание морских кон-
струкций микроорганизмами и, наконец, просто осаждение частиц
песка, грязи и т. д. на поверхности, подвергнутой коррозии.
Рис. 21. Схема щелевой коррозии в зазоре
между коррозиоииостойкой сталью и стой-
ким неметаллическим материалом (И. Л.
Розенфельд):
1 — неметалл; 2 — сталь; 3 — электролит
Рис. 22. Схема процесса перехода стали
в активное состояние при щелевой корро-
зии
Щелевая коррозия носит локальный характер (рис. 21) и, раз-
виваясь с достаточно большой скоростью, представляет большую
опасность для многих конструкций и аппаратов.
Щелевая коррозия возникает в средах, в которых данный ма-
териал считается стойким в отношении общей коррозии.
Щелевую коррозию связывают с изменением электрохимических
условий в местах, в которых затруднен доступ электролита. Специ-
фика этих условий заключается в замедлении подвода агентов кор-
розии, в том числе кислорода, и отвода продуктов коррозии.
- И. Л. Розенфельд указывает на две стадии протекания процесса,
приводящего к локальной коррозии. На первой стадии вследствие
снижения содержания кислорода в щели электродный потенциал
стали смещается в область более отрицательных значений (рис, 22).
'Здесь возможны два случая. Если при свободном допуске электро-
лита материал обладал потенциалом коррозии <рх, то смещение по-
тенциала до некоторых значений ср) может и не вывести его из со-
стояния пассивности, т. е. Щ В данном случае мы имеем дело
с материалом, стойким к щелевой коррозии. Если исходный потен-
циал коррозии стали недостаточно высок (<р2), то его смещение на
37
ту же величину до значений фг переведет сталь в область активного
растворения, что обусловит значительное возрастание тока раство-
рения, т. е. 1'2 > t3.
В этом случае будет развиваться щелевая коррозия.
Вторая стадия процесса связана с образованием макроэлемента
между участком металла, находящегося в щели, и поверхностью,
свободно омываемой электролитом. Причиной появления макро-
элемента является разница в потенциалах металла на обоих участ-
ках вследствие смещения последнего в отрицательную сторону
в зазоре.
При этом роль анода в макроэлементе играет участок металла,
находящегося в щели.
Функционирование макроэлемента является постоянно дейст-
вующим фактором, обеспечивающим анодное растворение материала
в щели.
Коррозия по ватерлинии, хорошо известная в практике эксплуа-
тации морских конструкций и различного емкостного оборудова-
ния, также представляет собой вид щелевой коррозии. В данном
случае мениск, образующийся на границе металл — электролит —
воздух у ватерлинии, представляет собой щель, в которую затруд-
нен постоянный подвод электролита. Роль анода в возникающем
здесь макроэлементе играет участок металла непосредственно у
ватерлинии, что и определяет его повышенную коррозию.
Все коррозионностойкие стали, рассчитанные на службу в пас-
сивном состоянии, в той или иной степени склонны к щелевой кор-
розии (т. е. понижение их потенциала в зазоре всегда представляет
опасность выхода на активный участок растворения).
Начало работы макроэлемента связано с нарушением пассивно-
сти металла в щели, поэтому быстрота его возникновения и эффек-
тивность функционирования в первую очередь определяется со-
держанием хрома в стали. Понятно, что повышение его содержания
будет способствовать увеличению стойкости. По этой причине в наи-
большей степени подвержены щелевой коррозии стали типа Х13.
Аустенитные стали типа Х18Н10Т более стойки, но в свою очередь
подвергаются разрушению в зазорах в присутствии ионов хлора,
играющих роль активаторов.
В таких условиях рекомендуется применять коррозионностой-
кие стали, легированные молибденом, типа Х17Н13М2. Однако
и эти стали не всегда обеспечивают полную стойкость узла машины
к щелевой коррозии.
В результате гидролиза продуктов реакции в зазоре происходит
повышение концентрации ионов водорода, а следовательно, умень-
шение значений pH электролита до 3—4. Поэтому в случаях опас-
ности возникновения щелевой коррозии предпочтительно использо-
вание сталей, которые в меньшей степени реагируют на понижение
pH электролита.
Весьма важным фактором по предупреждению щелевой корро-
зии является правильное конструирование узлов машин и кон-
струкций. Прежде всего должны быть обеспечены надежные сред-
ства уплотнения зазоров на весь период эксплуатации.
Конструктор должен применять рациональные способы сборки
элементов с применением сварных или клепаных соединений, ко-
торые исключали бы попадание атмосферных осадков или техноло-
гических сред в щели, карманы и другиб места, где могли бы созда-
ваться условия для затрудненного подвода свежих порций элек-
тролита. Если трудно избежать таких мест по конструктивным
соображениям, то должны быть предусмотрены средства для удале-
ния накапливающегося электролита или обеспечена надежная изо-
ляция участков, потенциально подверженных щелевой коррозии.
6. КОНТАКТНАЯ КОРРОЗИЯ
Контактная коррозия является результатом соединения элементов
конструкции с различным электродным потенциалом в данной
среде. Элемент с более благородным (положительным) потенциалом
становится катодом, а с менее благородным — анодом. Возникаю-
щая в паре разность потенциалов почти всегда приводит к усиле-
нию коррозии на аноде и уменьшению ее на катоде.
Источниками контактной коррозии являются: механические сое-
динения разнородных металлов, сварные и паяные соединения,
инородные частицы, попадающие на поверхность металла, подверг-
нутую коррозии [например, остатки стальной дроби после дробе-
струйной обработки коррозионностойкой (нержавеющей) стали
или вторичное осаждение более благородных металлов из электро-
лита и т. д.], а также пористые покрытия.
Электродный потенциал металлов, а следовательно, и разность
потенциалов; возникающая в паре, зависит от природы электро-
лита. Поэтому, в принципе, эти величины в каждом случае следует
определять экспериментально.
Лучше всего поддается прогнозированию контактная коррозия
в атмосферных условиях и морской воде, в случаях, имеющих
весьма важное практическое значение.
рассмотрим два ряда материалов, расположенных в порядке
возрастания электродного потенциала, для работы в атмосферных
условиях и морской воде.
Каждый последующий материал, соединенный с предыдущим,
усиливает его коррозию. Усиление коррозии происходит в тем
большей степени, чем далее расположены материалы друг от
друга.
Ряд, соответствующий коррозии в атмосферных условиях, раз-
делен на пять групп. Это означает, что контактная коррозия в пре-
делах каждой группы невелика.
39
Атмосферные условия'. 1) магний, 2) алюминий, цинк, кадмий;
3) железо, углеродистые стали, свинец, олово; 4) никель, хром,
коррозионностойкие стали (в пассивном состоянии) типа Х17 и
18-8; 5) сплавы Си—-Ni, сплавы Си—Zn, медь, серебро, золото.
Морская вода', магний, цинк, алюминий, железо, углеродистая
сталь, хастеллой С, хастеллой В, латунь, медь, бронза, сплавы
системы Си—Ni, коррозионностойкие стали (в пассивном состоя-
нии) типа 18-8 и 17-3-3, серебро, золото.
Коррозионностойкие стали в пассивном состоянии относятся
к материалам с более положительным электродным потенциалом по
отношению ко многим другим металлам, исключая благородные
металлы, а также медь и ее сплавы для службы в атмосферных ус-
72 8 4 0 4 8 12
Расстояние от границы
контакта, ни
Рис. 23. Распределение плотности
тока на поверхности контактного
элемента медь—железо; толщина
электролита (0,1-н раствор NaCl)
составляет 200 мкм (И. Л. Розен-
фельд)
ловиях. В контакте с материалами, имеющими более низкий элек-
тродный потенциал, коррозионностойкие стали будут играть роль
катода и способствовать их корр'озии. Особенностью контактной
коррозии в атмосферных условиях является большая глубина
коррозионного поражения непосредственно в месте контакта при
относительно небольших общих материальных потерях. Это свя-
зано со спецификой распределения плотности тока по поверхности
гальванического элемента контактирующих металлов (рис. 23).
При атмосферной коррозии, когда речь идет о весьма тонких слоях
электролита, на поверхности, подвергнутой коррозии, электросо-
противление последних резко увеличивается с удалением от места
контакта, что приводит к соответствующему падению плотности
тока до нулевой. При этом плотность тока в месте контакта на сто-
роне анода в* несколько раз выше, чем на катоде. Обычно контакты
~в данном случае оказывают влияние на расстоянии от линии кон-
такта, составляющем несколько миллиметров. На большем удале-
нии коррозия обеих частей гальванической пары протекает неза-
висимо от наличия контакта. Подобный характер контактной кор-
розии приводит к тому, что на локальные материальные потери не
оказывают влияния площади катодных и анодных участков; при
прочих равных условиях они определяются протяженностью ли-
нии контакта.
40
Для контактной коррозии в объеме электролитов с хорошей
электропроводностью (например, морская вода), особенно при его
перемешивании, плотность тока распределяется достаточно равно-
мерно, что может привести к достаточно большим потерям от об-
щей коррозии, а в некоторых случаях — к возникновению пит-
тинга. Удельные коррозионные потери на анодном участке гальва-
нической пары, как правило, тем выше, чем больше отношение пло-
щади катода к аноду.
Для предупреждения контактной коррозии в конструкциях ис-
ключают непосредственно соединение разнородных металлов пу-
тем их изоляции друг от друга материалами, стойкими в данной
среде (резина, фторопласт, текстолит,- полиэтилен и др.). Для за-
щиты контактирующих деталей применяют защитные металличе-
ские, лакокрасочные и органические покрытия, а также различные
смазки, шпатлевки и герметики. Кроме того, от соприкосновения
с электролитом используют механическую (с помощью кожухов
и т. д.) и электрохимическую защиту, а иногда защиту с помощью
ингибиторов, действие которых сводится к сближению электрод-
ных потенциалов контактирующих материалов.
Глава II
.......;.— ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ
1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ и свойств
Коррозионностойкие хромистые стали представлены в
ГОСТ 5632—72 марками мартенситного (20X13, 30X13, 40X13,
95X18), мартенситно-ферритного (12X13) и ферритного классов
(08X13, 12X17, 08Х17Т, 08Х18Т1, 15Х25Т, 15X28).
Уровень коррозионной стойкости этих сталей определяется со-
держанием хрома. При этом по коррозионной стойкости их можно
разделить на три основные группы: 1) на основе 13 % Сг; 2) на ос-
нове 17 % Сг й 3) на основе 25—28 % Сг.
Хромистые стали, содержащие 13 % Сг, обладают достаточно
высокой стойкостью против равномерной коррозии в атмосферных
условиях, слабых растворах кислот и солей при комнатной темпе-
ратуре и других слабоагрессивных средах. Стали этой группы,
принадлежащие к мартенситному классу, используют в основном
как материалы с повышенной твердостью для изделий, работающих
на износ, в качестве упругих элементов или режущего инструмента;
их применяют после закалки и отпуска на заданную твердость.
Благодаря малой критической скорости закалки стали 20X13,
30X13 и 40X13 закаливают на мартенсит в большинстве случаев
при охлаждении на воздухе. В закаленном состоянии они имеют
близкую коррозионную стойкость. При отпуске закаленных на
мартенсит сталей в интервале температур 200—370 °C происходит
41
только снятие внутренних напряжений, что не оказывает влияния
на коррозионную стойкость. При более высоких температурах от-
пуска наблюдается распад мартенсита на феррито-карбидную смесь
с карбидами типа Сг23С6. Распад мартенсита сопровождается сни-
жением коррозионной стойкости вследствие гетерогенизации струк-
туры и обеднения ферритной составляющей хромом при образова-
нии карбида Сг23Св. Степень обеднения определяется количеством
углерода в стали, поэтому после отпуска мартенсита на феррито-
карбидную смесь, коррозионная стойкость рассматриваемых ста-
лей снижается в следующем порядке: 20X13, 30X13 и 40X13. Наи-
-0,05 -0,35 0,75 1,15 1,55 1,35
Потенциал, в
Рис. -24 ПотенциЪстатические анодные
кривые в 1-н растворе H2SO< сплавов
Fe—Сг с содержанием хрома 12 (/), 18
(2) и 26 % (3) (Э Т. Шаповалов)
Рис. 25 Влияние хрома и молибдена
на потенциал пнттингообразования фер-
ритных сталей высокой чистоты в 3 %-ном
растворе NaCl прн 25 °C:
/ — 1 % Мо; 2 — 1,7, 3 — 3,
/ — 08Х17Н12МЗ, //— 08Х19Н10; III -
15X13
«
меньшую стойкость стали мартенситного класса имеют после от-
пуска при 550—600 °C; при дальнейшем повышении температуры
отпуска коррозионная стойкость несколько повышается за счет
коагуляции карбидной фазы, не достигая, однако, исходного
уровня.
В зарубежной практике стали этого класса в зависимости от со-
держания углерода часто имеют переменное содержание хрома,
например, стали, имеющие до 0,15 % С, легированы 12—14 % Сг;
0,20—0,40 % С до 13—15 % Сг и 0,6—1,40 % С до 14—15 % Сг.
Стали мартенситного класса, как правило, применяют после
закалки и низкого (до 450 °C) или высокого (630—650 °C) отпуска
Близкими по коррозионной стойкости к указанным мартенсит-
ным сталям являются стали 08X13 (ферритная) и 12X13 (мартен-
ситно-ферритная). В связи с более низким содержанием углерода
эти стали отличаются от мартенситных меньшей твердостью, но
большей пластичностью, вязкостью и удовлетворительной свари-
ваемостью.
Для сталей с 13 % Сг характерна пониженная стойкость против
коррозионного растрескивания и питтинговой коррозии в средах,
содержащих ионы хлора.
42
Существенное повышение коррозионной стойкости стали дости-
гается при увеличении содержания хрома до 17 % и более.
Это стали ферритного класса. Получение чисто ферритной струк-
туры стали с 17—28 % Сг дает возможность весьма удачно сочетать
коррозионные свойства.
Содержание в стали 17 % Сг обеспечивает первый балл стойко-
сти в 65 %-ной HNOS при температуре до 50 °C; повышение содер-
жания хрома до 25—28 % приводит к дополнительному повыше-
нию стойкости в азотной кислоте, расширяя температурный интер-
вал первого балла стойкости в области малых и средних концен-
Рис 26. Стойкость против коррозионного
растрескивания сталей различных классов
после испытания в 42 %-ном MgCl2 при /кип
(А. А. Бабаков, Ю. В. Захаров, А. А. Крю-
кова)
Рис. 27. Влияние углерода (/) и азота
(2) на температуру перехода стали Х17
в хрупкое состояние
траций. Стойкость чисто хромистых сталей в азотной кислоте
объясняется их высокой склонностью к пассивированию. На рис. 24
представлены потенциостатические анодные кривые для сплавов
железа с хромом при содержании последнего в количестве 12; 18
и 26 %. Для всех сталей характерно наличие области пассивности
в достаточно широком диапазоне потенциалов. Плотность тока при
потенциалах пассивности для всех сталей близка. Повышение со-
держания хрома приводит к снижению критического тока пассива-
ции, что особенно выражено при увеличении его концентрации с 18
до 26 %. Аналогичное влияние оказывает хром на величину плот-
ностей тока в переходной области.
Хромистые стали типа Х25 и Х28 имеют высокую стойкость
в горячих концентрированных растворах щелочей, значительно
превышающую стойкость хромоникелевых аустенитных сталей
типа 08Х18Ш0Т.
Стойкость ферритных сталей к питтинговой коррозии зависит
от содержания в них хрома и молибдена, снижающих склонность
стали к этому виду коррозии. На рис. 25 показано влияние хрома
и молибдена на величину потенциала питтингообразования хро-
43
мистого феррита высокой чистоты. При отсутствии молибдена наи-
лучшей стойкостью обладает сталь, содержащая 28 % Сг. Наибо-
лее высокие значения потенциала питтингообразования наблю-
даются в стали, легированной 21—22 % Сг и 1,7—3 % Мо. Полу-
чаемые при этом значения потенциала питтингообразования для
ферритной хромомолибденовой стали высокой чистоты значительно
выше соответствующих характеристик для аустенитной хромони-
келевой стали типа Х18Н10Т и X17H13M3T.
Сравнительное исследование стойкости против коррозии под
напряжением коррозионностойких сталей различных классов по-
казывает превосходство хромистых ферритных сталей перед хромо-
никелевой аустенитной. Предел длительной коррозионной стой-
кости для стали 08Х18Н10Т (5) составляет 150 МПа, тогда как для
сталей 08Х17Т (3) и 15Х25Т (2) он .равен соответственно 350
и 450 МПа (рис. 26). Разница в данной характеристике для сталей
08Х17Т (3) и 15Х25Т (2) указывает также на положительное влия-
ние хрома; аустенитно-ферритная сталь 08Х22Н6Т (4) занимает
промежуточное положение. Сталь Х20Н40 (/) имеет предел длитель-
ной коррозионной стойкости 550 МПа.
Ферритные стали с 12—17 % Сг имеют высокое сопротивление
распуханию в условиях нейтронного облучения в отличие от аусте-
нитных сталей типа Х18Н10 и Х16Н11МЗ.
Мы отметили ряд положительных качеств высокохромистых фер-
ритных сталей относительно сопротивления некоторым видам кор-
розионных повреждений. Однако их широкое использование на
практике не может быть предпринято без обеспечения высокой
чистоты по ряду примесных элементов.
Одной из причин подобного положения является повышенная
чувствительность высокохромистых ферритных сталей к хладно-
ломкости, которая усугубляется их склонностью к росту зерна
даже при относительно кратковременных нагревах выше темпера-
тур 850—900 °C.
Решающее влияние на хладноломкость ферритных сталей ока-
зывают примеси внедрения — углерод и азот. На рис. 27 показано
влияние суммарного содержания этих элементов на температуру
перехода стали Х17 в хрупкое состояние, определенную испыта-
ниями на ударную вязкость на образцах типа Шарпи. Сталь прошла
термическую обработку, имитирующую влияние сварочного цикла—
нагрев при 1100 °C в течение 10 мин и охлаждение в воде. После
указанной термической обработки величина зерна в стали состав-
ляла 0,3—0,8 мм. Для того чтобы температура перехода (Тх) стали
Х17 после воздействия термического цикла сварки находилась
ниже нуля градусов (что необходимо для надежной службы), со-
держание углерода и азота в сумме не должно превышать 0,01—
0,015 %. Увеличение содержания С + N до 0,02 % и более приво-
дит к повышению переходной температуры до 100 °C и выше.
44
Чувствительность хромистых сталей к хладноломкости зависит
и от присутствия других примесных элементов (рис. 28, 29). Значи-
тельно повышают переходную температуру фосфор и кислород,
в меньшей степени — сера, марганец и кремний. Увеличение со-
держания фосфора или кислорода на 0,01 % повышает переходную
температуру примерно на 25—30 °C.
Присутствие углерода и азота в ферритных хромистых сталях
является причиной возникновения межкристаллитной коррозии.
Склонность к межкристаллитной коррозии в сталях данного типа
возникает после высокотемпературного нагрева (выше 900—1000 °C)
и быстрого охлаждения. Предположительно механизм межкристал-
литной коррозии в ферритных сталях заключается в обеднении
Рис. 28. Влияние О, Р и S на
Т
1 х
Рис. 29 Влияние Мп и Si на
пограничных областей хромом при выделении карбидов типа Сг23Са
в процессе охлаждения после высокотемпературного нагрева. Вы-
сокотемпературный нагрев приводит к частичному и полному раст-
ворению имеющихся в стали карбидов, образовавшихся в процессе
предшествующей обработки. Пересыщенный a-твердый раствор
при охлаждении претерпевает распад с выделением по границам
зерен карбида Сг23Са. Наряду с углеродом отрицательное влияние
на стойкость к межкристаллитной коррозии оказывает также азот,
участвующий в образовании карбонитридов хрома.
Изучение склонности высокохромистых ферритных сталей к меж-
кристаллитной коррозии показывает, что стойкость против данного
вида коррозии возникает при снижении суммарного содержания
углерода и азота до 0,010—0,015 % (рис. 30). Превышение указан-
ного содержания (С + N) приводит к необходимости вводить в
сталь стабилизаторы — титан или ниобий-
Таким образом, ферритные хромистые стали весьма чувстви-
тельны к присутствию примесей, необходимость снижения содер-
жания которых создает значительные трудности при выплавке.
45
При термической обработке хромистых ферритных сталей не-
обходимо учитывать области выделения из a-твердого раствора
о-фазы и развития 475-град хрупкости (рис. 31). Оба процесса при-
водят к некоторому повышению твердости и прочности, но сильно
снижают пластичность и вязкость.
Температурный интервал выделения о-фазы составляет 550—
850 °C; о-фаза представляет собой интерметаллидное соединение
железа с хромом, имеющее формулу FeCr; она содержит 45 %
Рнс. 30 -Влияние углерода, азота н
ниобия иа стойкость к межкристал-
литной коррозии стали Х19М2
после нагрева при 1250 °C в течение
1 ч:
15 Z 4 16 £4 256
мин т, ч
Рис. 31. Влияние продолжительности
нагрева прн 480 °C на ударную вязкость
KCU н твердость НВ хромистых феррит-
ных сталей (Шульга)
1 — сталь не склонна к МКК; 2 —
сталь склонна к МКК
(по массе) Сг. Эта фаза характеризуется высокой твердостью и
хрупкостью; выделение о-фазы сопровождается обеднением «-раст-
вора по хрому, снижающим коррозионную стойкость стали. В связи,
с этим о-фаза является вредной структурной составляющей, обра-
зования которой при термической обработке следует избегать.
Хром способствует сигматизапии, повышая количество выделяю-
щейся фазы и уменьшая время до начала ее образования; одновре-
менно хром несколько смещает область существования о-фазы к бо-
лее высоким температурам. В ферритных сталях с 20 % Сг мини-
мальное время образования о-фазы соответствует температуре
600 °C и составляет примерно 150 ч; в сталях с 25 % Сг минималь-
ное время начала сигматизации наблюдается при 650 °C и состав-
ляет 15 ч.
Предварительная холодная пластическая деформация значи-
тельно стимулирует выделение о-фазы.
При температурах 350—540 °C в ферритных хромистых сталях
происходят процессы, вызывающие 475-град хрупкость, состоящие
во времени из двух стадий. Нагрев при 480 °C в течение 1 ч приво-
46
дит к образованию зон упорядочения твердого а-раствора в основ-
ном по приграничным областям с низкой пластичностью. При вы-
держках более 2—4 ч происходит расслоение твердого раствора
по всему объему зерен.
Уже на первой стадии в сталях Х17 (7) и Х28 (2) наблюдается
быстрое и значительное снижение ударной вязкости (рис. 30).
Термическая обработка хромистых сталей может быть различной
в зависимости от преследуемой цели.
Для устранения 475-град хрупкости сталь следует подвергнуть
кратковременному нагреву при температуре, превышающей область
развития хрупкости, т. е. более 550 °C. Скорость охлаждения в ин-
тервале температур 350—550 °C должна быть достаточно высокой
Рис 32 Схема термической
обработки хромистых корро-
зионностойкнх сталей:
I — межкристаллитная кор-
розия; II — a-фаза; III —
475-град хрупкость
с тем, чтобы предупредить повторное развитие 475-град хрупкости
(рис. 32). Например, для стали 15Х25Т рекомендуется охлаждение
ниже 500 °C со скоростью не менее 10 °С/с. Для сталей с 17 % Сг
возможны несколько меньшие скорости охлаждения. Для восста-
новления стойкости против межкристаллитной коррозии предвари-
тельно сенсибилизированной хромистой ферритной стали обычно
применяют стабилизирующий отжиг при 750—800 °C. Время вы-
держки при температуре отжига для сталей типа Х17 и Х25, содер-
жащих 0,005—0,15 % С, составляет примерно 60 мин. Стойкость
к межкристаллитной коррозии может быть существенно повышена
отжигом и при более низких температурах, но при условии увели-
чения продолжительности выдержек.
Снятие наклепа, полученного в результате холодной пластиче-
ской деформации в хромистых ферритных сталях, обеспечивается
нагревом при температуре 550—600 °C и выше.
Таким образом, термическая обработка хромистых ферритных
сталей в интервале 550—800 °C (рис. 32, а, б) с учетом временных
характеристик и т^?п при выдержке и охлаждении одновре-
менно устраняет последствия предшествующего 475-град охрупчи-
вания, сенсибилизации и холодного наклепа.
47
Хрупкость, полученная в результате выделения cr-фазы, может
быть устранена с помощью нагрева до температур, вызывающих
ее растворение. Обычно для чисто хромистых сталей применяют
нагрев в интервале 870—ООО °C в течение 1 ч с охлаждением в воде
(рис. 32, в). Если сталь легирована молибденом, никелем или дру-
гими легирующими элементами, то растворение о-фазы наступает
при температурах 900—950 °C и при более длительных выдер-
жках.
При температурах выше 850—900 °C в ферритных сталях на-
чинается активный рост зерна, который сопровождается повыше-
нием температуры перехода в хрупкое состояние и увеличением
склонности к межкристаллитной коррозии. При наличии круп-
ного зерна 475-град хрупкость и сигматизация представляют боль-
шую опасность, так как проявляются на фоне пониженной ударной
вязкости.
В связи с отсутствием полиморфных превращений в ферритных
сталях рост зерна является необратимым явлением. Перевести
ферритную сталь из крупнозернистого в мелкозернистое состояние
возможно только с помощью горячей пластической деформации
с температурой конца деформации!700—750 °C и последующей
стандартной термической обработки.
В зоне термического влияния сварки невозможно избежать тем-
ператур,/вызывающих быстрый рост зерна. Продолжительность
нахождения в интервале этих температур во многом определяет
температуру перехода металла в хрупкое состояние, а следова-
тельно, и надежность сварного соединения.
Возможность использовдния ферритных хромистых сталей с
обычным содержанием углерода (до 0,10—0,15 %) необходимо рас-
сматривать с учетом условий службы и конкретной конструкции
изделия. После установления соответствия стали по стойкости
против общей коррозии и другим видам коррозии необходимо при-
нять во внимание толщину свариваемого металла, сложность на-
пряженного состояния и рабочую температуру. Как правило, при-
менение ферритных' хромистых сталей с указанным выше содержа-
нием углерода в качестве коррозионностойких материалов ограни-
чивается тонкостенными (до 3—5 мм) сварными изделиями неот-
ветственного назначения. При отсутствии сварки диапазон приме-
нения этих сталей может быть расширен. Кроме того, их можно
с успехом использовать в сварных конструкциях достаточно боль-
шого сечения, если температура службы не ниже 100—350 °C. Этот
интервал ограничен, с одной стороны, температурой перехода в
хрупкое состояние, а с другой — температурой начала развития
475-град хрупкости.
Технологические операции при изготовлении аппаратуры из
хромистых ферритных сталей, связанные с нагревом, для изделий,
не подвергающихся окончательной термической обработке, прово-
дят^ учетом временных параметров развития межкристаллитной
48
коррозии, выделения о-фазы и 475-град хрупкости, т. е. т"“£, т° 1П
и т£?п (см. рис. 32, а).
При термической обработке хромистых сталей типа XI7, Х25Т
и Х28 в тонких сечениях (до 3 мм) можно рекомендовать форсиро-
ванный режим, состоящий из быстрого нагрева до температуры
800—900 °C и охлаждения в воде. Время нагрева в данном случае
принимают обычно из расчета 2 мин на 1 мм сечения. Подобную тер-
мическую обработку применяют на металлургических заводах для
холоднокатаной полосы с использованием высокопроизводительных
проходных термических печей.
2. СТАЛЬ 08X13 (ЭИ496)
Применение Сталь 08X13 применяют в качестве коррозионностой-
кого конструкционного материала для деталей и изделий, в том
числе сварных, которые должны обладать определенным запасом
пластичности и ударной вязкости, а также сопротивляемостью сла-
боагрессивным средам. Сталь 08X13 используют как жаростойкий
материал для работы при температурах до 750—800 °C.
Химический состав, % (по массе): С < 0,08; Si, Мп < 0,8;
Сг 12,0—14,0; S С 0,025; Р С 0,030 (ГОСТ 5632—72).
Структура. Сталь 08X13 относится по классифика-
ции ГОСТ 5632—72 к ферритному классу. При высокотемператур-
ном нагреве сталь претерпевает частичное а -> у-превращение и
поэтому склонна к полной закалке.
После медленного охлаждения структура стали состоит из фер-
рито-карбидной смеси, а при быстром — из феррита и участков
низкоуглеродистого мартенсита, который при отпуске распадается
на феррито-карбидную смесь. Отпуск мало влияет на механические
свойства стали (табл. 4—7).
ТАБЛИЦА 4
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ"20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ нлн ТУ %- МПа МПа % ф, >0 кси, Дж/м3
Лист толстый ГОСТ 7350—77 422 294 23 —
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 400 — 21 — —
ТУ 14-1-3620—83 420 — 21 — —
Сорт1 ГОСТ 5949—75 — — — — —
Сорт ГОСТ 5949—75 600 420 20 60 100
Трубы горячедеформи- рованные ГОСТ 9940—81 372 — 22 — —
То же, холоднодефор- мированные и теплоде- формированные2 ГОСТ 9941—81 372 22
1 Твердость 179—116 НВ (диаметр отпечатка 4,5—5,5 мм).
2 Плотность 7,7 10® кг/м3
49
Коррозионная стойкость. Сталь 08X13 имеет первый балл стой-
кости в азотной кислоте 10—20 %-ной концентрации при 40 °C,
30 %-ной концентрации при 20 °C, водных растворах аммиака всех
концентраций при 20—100 °C, водопроводной воде, сернокислой
меди, включая насыщенный раствор при 100 °C, этиловом спирте,
серной кислоте 90—100 %-ной концентрации при комнатной тем-
пературе.
ТАБЛИЦА 5
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
/ °C гисп’ и <У , МПа <г0,2. МПа б6, % Ф, % КС и, Дж/м2
20 470—520 280—360 25—37 73—80 24—33
100 445 280—305 28—29 77—79 36
200 410—430 250—280 27—29 75—78,5 34—38
300 390—410 240—280 22—27 73—77 34—37
400 350—480 220—260 23—26 71—79 35—37
450 320—330 200—250 23—30 72—77 33—35
500 220—290 190—230 26—37 73—84 30—33
600 170—185 150—170 34—45 87—89 25—27
Примечание Сортамент лист толщиной 20 мм, образцы поперечные Термиче-
ская обработка закалка с 1000—1200 °C в воде, отпуск при 600—700 °C, выдержка 12 ч,
охлаждение на воздухе
ТАБЛИЦА 6
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА,
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % МПа °0,2’ МПа б5, % Твер- дость НВ
0 500 350 84 145
10 575 500 65 180
20 640 600 52,5 200
30 690 650 46 212
40 730 700 45 220
50 770 740 44 225
60 800 775 43,5 227
70 830 810 43 228
ТАБЛИЦА 7
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Температур- ный интервал, °C a IO-0, 1/°С t, °C Е 10*, МПа
20—100 10,5 20 21,2
20—200 Н,1 100 19,7
20—300 11,4 200 19,5
20—400 11,8 300 17,3
20—500 12,1 400 16,6
500 —
20—600 12,3 600 —
20—700 12,5 700 —
20—800 12,8 800 —
Сталь 08X13 является весьма стойкой во многих пищевых про-
дуктах, например во фруктово-ягодных смесях, сахарном спирте,
патоке, пищевом масле, а также в средах кожевенной промышлен-
ности — различных дубителях.
Сталь 08X13 применяют также в качестве жаростойкого мате-
риала для изготовления изделий, в том числе, сварных, подвер-
гающихся окислению при температурах до 750—800 °C, например,
в нефтеперерабатывающей промышленности.
50
При работе в водороде предедьные параметры атмосферы со-
ставляют 600 ®С и 80 МПа.
Физические свойства. Плотность 7,73 кг/м®.
Сварка. Сталь 08X13 сваривается различными видами сварки.
С целью получения высокой пластичности сварных соединений
сварку стали 08X13 проводят с использованием в качестве приса-
дочного материала аустенитной проволоки Св-07Х25Н13,
Св-13Х25Н18 и Св-08Х20Н9Г7Т. Эти марки проволоки используют
при автоматической дуговой сварке, а первые две марки — и для
ручной сварки в электродах типа ЭА-2.
ТАБЛИЦА 8
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый То же, тонкий Лента и подкат Сорт Трубы горячедеформи- рованные То же, холоднодеформи- рованные и теплодефор- мированные ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—75, ТУ 14-1-3620—83 ТУ 14-1-3250—81 (Ш, ВД, ВИ) ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-2273—77 ГОСТ 9940—81 ГОСТ 9941—81 С. 3 С. 3 /1 = 2,5 —3,9, / = 2000 /1 = 3,0 С. 3 С. 3 С. 3 С. 3
Для простых сварных конструкций, не подвергающихся дина-
мическим нагрузкам, проведение термической обработки сварных
соединений необязательно. В противном случае необходима терми-
ческая обработка после сварки, состоящая из отжига при 760—
780 °C с последующим медленным охлаждением. Применение тер-
мической обработки после сварки нецелесообразно также в тех
случаях, когда сталь эксплуатируют как жаростойкий материал.
Технологические параметры. Сталь 08X13 деформируется в го-
рячем и холодном состояниях; температурный интервал горячей
пластической деформации 1180—900 °C. После горячей деформации
применяют медленное охлаждение.
Сталь 08X13 применяют обычно после высокого отпуска при
680—780 °C с охлаждением в печи или на воздухе, а также после
закалки с 1000—105ц0 °C с охлаждением в воде и отпуска при 700—
800 °C с охлаждением на воздухе.
Первый режим используют для смягчения стали, имея в виду
в дальнейшем проведение различных технологических операций;
второй режим применяют как окончательную термическую обра-
ботку, обеспечивающую оптимальное сочетание механических
свойств и коррозионной стойкости (табл. 8).
51
3. СТАЛЬ 12X13
Применение. Сталь 12X13 применяют в качестве коррозионностой-
кого конструкционного материала для деталей и изделий, в том
числе сварных, совмещающих повышенную прочность, пластич-
ность и ударную вязкость, а также сопротивляемость воздействию
слабоагрессивных сред.
Сталь 12X13 используют как жаропрочный материал при тем-
пературе до 450—550 °C и как
жаростойкий — до 700 °C.
Химический состав, % (по
массе)'. 0,09—0,15 С; <0,8 Si,
Мп; 12,0— 14,0 Сг; < 0,025
Рис 33 Диаграмма изотермического распада
переохлажденного аустенита стали 12X13
(0,11 % С; 0,31 % S1, 0,62 % Мп; 13,24 %
Сг; температура аустенизации 980 °C
S; < 0,030 Р (ГОСТ 5632 —
72).
Рис. 34 Влияние температуры отпуска
на механические свойства стали 12X13
(0,14 % С; 13 % Сг), закалка с 950 °C
в масле
Структура. Сталь 12X13 относится к мартенситно-ферритному
классу.
При нагреве отожженной стали 12X13 полиморфное а у-
превращение происходит в интервале 730 (Лсх) — 850 °C (Ас3),
обратное превращение при охлаждении наблюдается при 820,
(Дг3) — 700 °C (Аг^. При аустенизации несколько выше темпера-
туры точки Ас3 в структуре стали может присутствовать до 10 %
б-феррита, его количество возрастает при повышении температуры
нагрева (рис. 33).
Изотермическая выдержка при 800—550 °C приводит к распаду
аустенита на феррито-карбидную смесь.
Минимальное время инкубационного периода начала превраще-
ния А -> (Ф + К) при 700 °C для стали приведенного химического
состава составляет 30 с. Полностью превращение завершается при-
мерно через 30 мин. Интервал мартенситного превращения в стали
52
12X13 составляет 335 (7ИН) — 245 °C (7ИК),' мартенситному превра-
щению подвергается весь аустенит.
При отпуске закаленной стали 12X13 происходит распад мар-
тенсита на феррито-карбидную смесь, с образованием карбида
Сг23Св. Карбидообразование при отпуске начинается в стали 12X13
ТАБЛИЦА 9
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ту ав, МПа а„,2, МПа б5, % Ф, % кси, Дж/м3
Лист толстый ГОСТ 7350—77 490 340 21
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 400 — 21 — —
ТУ 14-1-3620—83 420 — 21 — —
ТУ 14-1-2186—77 400 — 21 — —
Лента ГОСТ 4986—78 400 — 17 — —
Сорт ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-3564—83 ТУ 14-1-1404—75 600 420 По ГОСТ По ГОСТ 20 5949- 18968- 60 -75 -73 90
Трубы горячеде- формированные ГОСТ 9940—81 392 — 21 — —
То же, холодно де- формированные и теплодеформи- рованные ГОСТ 9941—81 392 22
ТАБЛИЦА 10
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
t, °C <Т , МПа 65, % Ф, % КС У, Дж/м2 Твердость HRB п, об
700 66 58,7 96,5 180 48
800 36 61,7 97,6 150 36 —
900 27 66,7 96,2 150 32 25
1000 37 68,0 66,0 140 23 37
1100 22 59,4 68,1 100 15 25
1200 12 58,8 85,4 55 8 40
Примечание Термическая обработка отжиг на твердость НВ 156—149, диаметр
отпечатка 4,8—4,9 мм.
с 350—400 °C; при более низких температурах наблюдается только
снятие внутренних напряжений.
Повышение температуры отпуска приводит к снижению проч-
ности и незначительному снижению коррозионной стойкости (до
600 °C) а также увеличению пластичности и ударной вязкости.
На рис. 34 показано влияние температуры отпуска на механи-
ческие свойства стали 12X13 (табл. 9, 10).
По коррозионной стойкости сталь 12X13 близка к стали 08X13.
53
В качестве жаропрочного материала сталь 12X13 имеет широ-
кое распространение для изготовления турбинных лопаток, арма-
туры крекинг-установок, крепежа, бандажей, деталей, котлов и
других изделий, работающих при 450—550 °C. Как жаростойкий
материал сталь использущт при строении печей (поддоны, экраны,
горелки и другие детали печей) при температурах до 700 °C
(табл. 11).
ТАБЛИЦА 11
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ °C МПа СТ0,2’ МПа б5, % ф, % кси, Дж/м2 Ссп' °C МПа °<>.2" МПа б5, % ф, X кси, Дж/м2
20 745 604 19,5 66 145 400 585 475 15 66,5 230
200 665 545 17,5 67 215 500 545 480 15,5 69,5 255
300 615 520 16 68,5 245 550 465 425 20 79 270
Примечание. Термическая обработка" закалка с 1030—1050 °C в масло, отпуск
при 680—700 °C на воздухе, образцы—продольные.
ТАБЛИЦА 12
ТАБЛИЦА 13
МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ
ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % ав, МПа а0,2- МПа М’
0 550 300 30
30 800 750 12
70 950 850 5
Примечание. Термическая обработка
отжиг при 850 °C, охлаждение с печью
ПРЕДЕЛЫ
ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ
И ПОЛЗУЧЕСТИ СТАЛИ, МПа
t, °C СТ10000 ст100000 СТ1 10-4
400 123
425 300 270 —
450 250 220 105
600 47 — —
700 11 — —
При работе в водороде предельные параметры атмосферы со-
ставляют t = 600 °C и Р = 800 МПа.
Жаростойкость стали в атмосфере спокойного воздуха следую-
щая:
t, °C ........... 600 700 750 800 850 900
рОк> мм/год .... 0,02 .0,12 0,23 0,45 0,83 1,5
Физические свойства. Плотность 7,75-103 кг/м3; К =
= 0,28 Вт/(м-°С)-103 (табл. 12—14).
Сварка. Сталь 12X13 удовлетворительно сваривается электроду-
говой и аргонодуговой автоматической и ручной сваркой. Для авто-
матической сварки ИЭС им. Патона рекомендует использовать про-
волоку Св-10X13 и Св-06Х14; аналогичный присадочный материал
54
применяют для ручной дуговой и газо-электрической сварки. В слу-
чае автоматической дуговой сварки используют флюс АН-18 или
АН-17, а ручной сварки — электроды типа ЭФ-Х13.
При сварке жестко закрепленных соединений, а также при
сварке издел.ий больших толщин (более 10—12 мм) свариваемые
соединения или изделия во избежание появления холодных трещин
необходимо подогревать до 250—400 °C.
После сварки сварные соединения или сварные изделия обяза-
тельно следует подвергать отпуску при 700—750 °C, чтобы обеспе-
чить снятие напряжений и одинаковую прочность сварного соеди-
нения.
ТАБЛИЦА 14
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (В), ТЕПЛОЕМКОСТЬ (с), Э ЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ (р),
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
t, °C Е 10‘, МПа р 10"Ом м с Дж/(кг °C). 10» Температур- ный интервал, °C а-Ю-», 1/°С
20 22,1
100 —— 1,6 0,475 20—100 9,7—10,1
200 21,0 1,42 0,518 20—200 10,45
300 20,2 1,27 0,555 20—300 11,1 <>
400 19,3 1,16 0,610 20—400 11,4
500 18,3 1,07 0,685 20—500 11,5
600 16,8 0,98 0,780 20—600 11,8—12,25
700 — — — 20—700 12,0
Технологические параметры. Рекомендуемый интервал горячей
пластической деформации составляет 1200—850 °C. Слитки или
другие полуфабрикаты больших сечений под горячую деформацию
следует нагревать с посадкой в печь не выше 800 °C. Для стали
12X13 обычно применяют два режима термической обработки, обес-
печивающих сочетание коррозионной стойкости с различным уров-
нем прочности. Первый режим — закалка с 980—1020 °C в масле
или на воздухе и отпуск при 250—400 °C, охлаждение на воздухе;
второй режим закалка с 920—950 °C, охлаждение в масле или на
воздухе и отпуск при 540—700 °C. В тех случаях, когда сталь
12X13 используют как жаропрочный материал, применяют закалку
с 1000—1050 °C на воздухе, в масле или воде и отпуск при 650—
750 °C, охлаждение на воздухе, в масле или воде.
Для снятия внутренних напряжений и наклепа применяют либо
отпуск при 730—780 °C с охлаждением на воздухе, либо отжиг при
850—900 °C, охлаждение с печью. После указанной термической
обработки сталь имеет удовлетворительную технологичность при
операциях холодной пластической деформации и обработке реза-
нием; горячая пластическая деформация стали 12X13 не вызывает
затруднений (табл. 15).
55
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 15
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый То же, тонкий Лента и подкат Сорт 1 Трубы горячедеформи- рованные Трубы холодно- и тепло- деформированные Проволока , ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-3620—83 ТУ 14-1-2186—77 (Ш) ГОСТ 4986—78 ТУ 14-1-3250—81 (Ш, ВО, ВИ) ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-3564—83 ТУ 14-1-2906—80 ТУ 14-1-3092—81 ТУ 14-1-377—72 ТУ 14-1-95—71 (Ш) ТУ 14-1-655—73 ТУ 14-1-2273—77 (по- лоса) ГОСТ 9940—81 ГОСТ 9941—81 ГОСТ 18143—72 с.з с.з h = 2,5—3,9, 1 =2000 h = 0,8—3,9 С.З h = 3,0 С.З d’= 5 — 250, S = 5—200 d = 8, 9, 10, 11, 12 180 —200 d= 13 — 220, S = 40— 200 По ГОСТ 4692—57 С.З С.З С.З
4. СТАЛЬ 20X13
Применение. Сталь 20X13 применяют для изделий, подвергающихся
воздействию слабоагрессивных сред (атмосферные условия, кроме
морских, водные растворы солей органических кислот при комнат-
ной температуре, растворы азотной кислоты слабой и средней кон-
центрации при умеренных температурах и т. д.). Сталь 20X13 ис-
пользуют в тех случаях, когда изделия должны обладать достаточно
высокой прочностью и одновременно достаточным запасом пластич-
ности и ударной вязкости. Сталь удовлетворительно сваривается.
Эту сталь используют также в качестве жаропрочного материала
при температурах до 450—550 °C и в качестве жаростойкого —
до 700 °C.
Химический состав, % (по массе): С 0,16—0,25; Si, Мп < 0,8; ~
Сг 12,0—14,0; S < 0,025; Р < 0,030 (ГОСТ 5632—72).
Структура. Сталь 20X13 относится к мартенситному классу,
что обеспечивается достаточно продолжительным инкубационным
периодом нормального превращения аустенита (рис. 35).
При нагреве отожженной стали 20X13 полиморфное а -> у-пре-
вращение в ней происходит в интервале температур 820 °C (Xcx) —
950 °C (Дс3); температура точки Агх составляет 780 °C. При изо-
термической выдержке или медленном охлаждении в интервале
56
800—550 °C после аустенизации сталь претерпевает распад аусте-
нита на феррито-карбидную смесь, которая состоит из высокохро-
мистого феррита и карбида типа Сг23Св. При быстром охлаждении
сталь 20X13 претерпевает мартенситное превращение, начало ко-
торого наступает при 220 °C.
С повышением температуры отпуска происходит значительное
Рис 35 Диаграмма изотермического распада
переохлажденного аустенита стали 20X13 (0,24 %
С; 0,37 % S1, 0,27 % Мп, 13,32 % Сг); темпера-
тура аустенизации 960 °C
увеличением пластичности.
При этом изменение указа-
нных свойств наблюдается
начиная с температуры
отпуска 450 °C. Повыше-
ние температуры отпуска
также снижает коррозион-
ную стойкость.
Коррозионная стой-
кость. Сталь 20X13 обла-
Рис. 36. Предел длительной проч-
ности за 100 000 ч (/); предел ползу-
чести 1 % за 100 000 ч (2) стали
20X13 при 450—550 °C
дает высокой стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской
атмосферы), речной и водопроводной воде.
Для деталей, работающих при повышенных температурах дли-
тельное время, предельная рабочая температура 450—475 °C. При
кратковременных сроках службы рабочая температура может быть
повышена до 500—550 °C (табл. 16, 17).
При работе изделий в газообразном водороде допустимые пара-
метры атмосферы следующие: t = 600 °C, Р = 800 МПа.
На рис. 36 представлены предел длительной прочности (100000 ч)
и предел ползучести (1 % за 100 000 ч) при 450—550 °C.
Физические свойства. Плотность 7,76-10® кг/м3 (табл. 18).
Сварка. Сталь 20X13 удовлетворительно сваривается электро-
дуговой и аргонодуговой автоматической и ручной сваркой.
Согласно рекомендациям ИЭС им. Патона для автоматической
сварки следует применять проволоку Св-10Х13 и Св-06Х14. При
этом в случае электродуговой сварки применяют флюсы АН-18
57
или АН-17. Для ручной электродуговой сварки целесообразно
использовать электроды типа ЭФ-Х13 также с проволокой Св-10Х13
либо Св-06Х14. Во избежание появления холодных трещин в свар-
ных соединениях при сварке изделий толщиной 8—10 мм и более,
а также изделий с меньшей толщиной, имеющих жесткое закрепле-
ТАБЛИЦА 16
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ °в МПа ’«2 МПа 6_, % 5
Лист толстый ГОСТ 7350—77 509 372 20
ТУ 14-1-2478—78 По ГОСТ 5582- -75
То же, тонкий ГОСТ 5582 -75 500 — 20
ТУ 14-1-3620—83 550 — 20
ТУ 14-1-2186—77 400 — 21
Лент ГОСТ 4986—78 500 — 16
Сорт ГОСТ 5949—75 660 450 16
ТУ 14-1-1404—75 По ГОСТ 18968- -73
Проволока ГОСТ 18143—72 500—800 14
ТАБЛИЦА 17
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ (СОРТАМЕНТ ПРОДОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ, ПРУТОК).
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА НОРМАЛИЗАЦИЯ 1000-1020 °C ВОЗДУХ,
/ ОТПУСК 730—750 °C)
^исп’ °с %• МПа °0,2’ МПа 6., % о Ф, % кси, Е 10*. МПа
—40 780 590 23 57 50 22,3
—20 740 570 21 59 59 ——
20 720 520 21 65 65—175 22,3
100 — — — — — 21,8
200 — — — — — 21,2
300 555 400 18 66 200 20,4
400 530 405 16,5 58,5 205 19,3
450 495 380 17,5 57 240 —
500 440 365 32,5 75 250 18,4
550 350 285 36,5 83,5 223 —
600 — — — — — 17,2
ние, необходимо применять предварительный или сопутствующий
подогрев до 250—400 °C. После сварки следует проводить отпуск
сварных соединений или изделий. Температура отпуска зависит от
уровня требуемых механических свойств. Чаще всего применяют
отпуск при 680—760 °C.
Технологические параметры. Сталь 20X13 имеет хорошую тех-
нологичность при горячей пластической деформации. Рекомен-
дуются следующие интервалы деформации: начало 1100 °C, конец
58
ТАБЛИЦА 18
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (£), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (1),
ТЕПЛОЕМКОСТЬ (с), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
(а), В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Ссп' с Е 10*, МПа 1, Вт (м °C) 102 с, Дж/ (кг сС) 103 Темпера- турный интервал, °C а 10-е 1/ °C
20 22,3 0,441 —
100 21,8 — 0,462 0—100 10,1
200 21,2 0,2478 0,525 0—200 10,4
300 20,4 0,262 0,567 0—300 10,9
400 19,3 0,272 0,630 0—400 11,4
500 18,4 0,277 0,693 0—500 11,8
600 17,2 0,281 0,777 0—600 —
700 — — 0,966 0—700 —
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 19
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм *
Лист толстый То же, тонкий Лента и подкат Сорт ГОСТ 7350—77 ТУ 140-2476—78 ТУ 14-1-3898-85 (Ш, ОП) ТУ 14-1-3897—85 (Ш,ОП) ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-3620—83 ТУ 14-1-2186—77 (Ш) ТУ 14-1-3898—85 (Щ, ОП) ГОСТ 4986—78 "ТУ 14-1-3280—81 ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-3564—83 ТУ 14-1-1-2273^-77 ТУ 14-1-3092—81 ТУ 14-1-2906—80 ТУ 14-1-95—71 ТУ 14-1-655—73 ТУ 14-1-377—72 ТУ 14-1-378—72 ТУ 14-1-1404—75 (Ш) с з й = 0,7 —6,0 h — 3,0 — 5,5 h = 3,9 — 7,0 С. 3. /i = 2 5 —3,9 1 = 2000 /i= 0,8 —3,9 h = 3,0 — 5,5 С. 3 /г = 3,0 С 3 ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71, ГОСТ 4693—77, d< 180 — 200 </ = 8—12 d = 13 — 220, S = 40 - 200 ГОСТ 4692—57 d = 30—70
875—950 °C; нагрев под прокатку и ковку проводят медленно до
780 °C; после деформаций также следует применять медленное ох-
лаждение.
Смягчающей термической обработкой стали 20X13 является
отжиг при 750—800 °C с охлаждением с печью до 500 °C; оконча-
59
тельная термическая обработка — закалка с 950—1000 °C с охлаж-
дением в масле или на воздухе и отпуск на заданную твердость и
коррозионную стойкость.
Сталь имеет удовлетворительную технологичность при техноло-
гических операциях, связанных с горячей и холодной пластической
деформацией (табл 19)
5. СТАЛИ 30X13 И 40X13
Применение Стали 30X13 и 40X13 применяют в качестве корро-
зионностойких материалов с высокой твердостью для режущего,
мерительного и хирургического инструментов, пружин, подшип-
ников и других изделий, работающих на износ в слабоагрессивных
средах, бытовых приборов и предметов домашнего обихода
Сталь 30X13 используют как жаропрочный и жаростойкий ма-
териал для работы до 400—450 °C для крепежных изделий, валов,
упругих элементов, испытывающих воздействие слабоагрессивных
сред, например в процессах переработки нефти Стали 30X13 и
40X13 не свариваются
Химический состав, % (помассе)' С 0,26—0,35 (для стали30X13);
С 0,36—0,45 (для стали 40X13) Для сталей 30X13 и 40X13: Сг
12,0—14,0; Si, Мп < 0,8; S < 0,025; Р С 0,030 (ГОСТ 5632—72).
Структура Стали 30X13 и 40X13 относятся к мартенситному
классу, что позволяет после закалки и отпуска получить высокую
твердость и использовать их как износостойкий и упругий мате-
риал
При нагреве обе стали имеют полиморфное а -> у-превращение
в интервале 820 (Дсх) и 860—880 °C (Лс3) При нагреве несколько
выше температуры точки Аса структура сталей состоит из аусте-
нита и карбидов хрома типа Сг23Св; полное растворение карбидов
наступает при 950—1000 °C Об этом свидетельствует зависимость
твердости стали типа 30X13 от температуры закалки Начиная
с температуры закалки 1050 °C и выше твердость стали не возрас-
тает и даже имеет тенденцию к снижению, что свидетельствует о
полном растворении карбидной фазы и увеличении количества
остаточного аустенита (рис 37) Кроме того, дальнейшее повышение
температуры закалки приводит к значительному росту зерна и по-
лучению при закалке грубого мартенсита, снижающего пластич-
ность и ударную вязкость Стали 30X13 и 40X13 обладают наилуч-
шей коррозионной стойкостью после закалки с температуры, обес-
печивающей полное растворение карбидов
На рис 38 представлены диаграммы изотермического распада
аустенита стали 40X13 после нагрева на 980—1000 °C, т е из об-
ласти аустенита с небольшим количеством карбидов хрома Обе
стали характеризуются достаточно высокой прокаливаемостью, что
дает возможность проводить охлаждение деталей при закалке в
масле или на воздухе
60
Рис 37 Зависимость твердости
стали 30X13 от температуры закал
ки
Рис 38 Диаграмма изотер
мического распада переох
лаждениого аустенита стали
40X13
Рис 39 Влияние температуры от-
пуска на твердость стали 40X13
после закалки в масло с 980 (/) и
1050 °C (2)
61
В стали 40X13 перлитному превращению аустенита предшест-
вует область выделения карбидов Сг2.1С8; после соответствующего
обеднения аустенита по углероду происходит его переход в струк-
туру перлита Так же, как и в случае стали 30X13, с понижением
температуры изотермического превращения возрастает твердость
продуктов распада аустенита.
Интервал мартенситного превращения в стали 40X13 составляет
270—80 °C с практически полным превращением аустенита в мар-
тенсит при закалке с 980—1000 °C
Промежуточное превращение в сталях отсутствует
Отпуск закаленной стали обеих марок приводит к распаду мар-
тенсита на феррито-карбидную смесь. Вследствие высокой легиро-
ванности мартенсита хромом распад мартенсита в сталях начинается
при 370—400 °C На рис. 39 показано влияние температуры отпуска
на твердость стали 40Х13 С повышением температуры отпуска твер-
дость стали 40X13 снижается. Однако в интервале 450—550 °C
наблюдается эффект вторичной твердости, связанный с выделением
дисперсных карбидов на дислокациях и закреплением последних
При отпуске в интервале 480—520 °C наблюдается существенное
снижение пластичности и ударной вязкости вследствие развития
процессов отпускной хрупкости.
Повышение температуры отпуска сопровождается снижением
стойкости к общей коррозии сталей 30X13 и 40X13 Причиной сни-
жения коррозионной стойкости, является выделение карбидов типа
Сг23С6, что одновременно приводит к гетерогенизации структуры
и обеднению твердого а-раствора по хрому. При этом коррозионная
стойкость стали 40X13 несколько ниже, чем стали 30X13.
Снижение коррозионной стойкости наблюдается при отпуске
до 600 °C, после чего происходит некоторое увеличение стойкости,
однако она не достигает уровня, который имеют обе стали в закален-
ном или низкоотпущенном состоянии. Некоторое повышение кор-
розионной стойкости связано с коагуляцией карбидной фазы
Таким образом, стали 30X13 и 40X13 в зависимости от заданной
твердости целесообразно применять либо после низкотемператур-
ного отпуска при 200—400 °C, либо после высокого (600—650 °C).
По ГОСТ 5582—75 стали 30X13 и 40X13 после смягчающей
термической обработки, состоящей из отжига или отпуска при
740—800 °C, должны иметь ов соответственно не менее 500 и 560 МПа
и относительное удлинение не менее 15 %.
По ГОСТ 5949—75 нормируется твердость горячекатаной, ко-
ваной, калиброванной и шлифованной стали в отожженном или
отпущенном состояниях, которая должна составлять НВ 207—131
(диаметр отпечатка 4,2—5,2 мм) для стали 30X13 и НВ 229—143
(диаметр отпечатка 4,0—5,0 мм) для стали 40X13.
Кроме того, ГОСТ 5949—75 гарантирует минимальную твер-
дость, контролируемую на образцах: для стали 30X13 не менее
HRC 48 (закалка с 950—1020 °C, охлаждение в масле,.отпуск при
©2
200—300 °C, охлаждение на воздухе или в масле); для стали
40X13 — не менее HRC 50 (закалка с 1000—1050 °C, охлаждение
в масле, отпуск при 200—300 °C, охлаждение на воздухе или в
масле).
По ГОСТ 4986—78 сталь 30X13 должна иметь после отжига или
отпуска при 740—800 °C <тв > 500 МПа и84> 15 %.
Коррозионная стойкость. Стали 30X13 и 40X13 обладают после
закалки и низкого отпуска хорошей коррозионной стойкостью
в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), слабых раст-
ворах азотной кислоты при умеренных температурах, водопровод-
ной и речной воде и других слабоагрессивных средах.
Коррозионная стойкость обеих марок существенно зависит от
качества поверхности изделий, которые целесообразно эксплуати-
ровать со шлифованной или полированной поверхностью. Полу-
чению высококачественной поверхности и соответственно хорошей
коррозионной стойкости способствует повышенная чистота стали
по неметаллическим включениям.
ТАБЛИЦА 20
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ с ав> МПа а0 2. МПа б, % Ф, % KCU, Дя?/ма
Сталь 30X13
(закалка с 1000 °C на воздухе, отпуск при 650 °C)
20 965 715 16,0 52,3 55
200 835 670 14,0 57,5 130
300 790 640 13,0 53,0 125
400 720 585 12,5 52,5 160
500 620 540 14,0 54,5 165
600 460 420 21,0 80,5 160
Сталь 40X13
(закалка с 1050 °C на воздухе, отпуск при 600 °C, НВ 311—331)
20 1140 910 12,5 32,0 12
200 960 830 11,0 40,0 50
300 920 730 10,0 38,5 70
400 795 685 11,5 45,0 75
500 530 475 19,5 76,5 80
600 310 260 21,0 84,0 120
Сталь 40X13 4
(закалка с 1050 °C на воздухе, отпуск при 650 °C, НВ 277—286)
20 950 725 14,0 41,5 25
400 95
450 650 555 15,0 44,0 —
500 555 — 18,0 67,0 135
ба
Сталь 30X13 используют для деталей, работающих при темпера-
турах до 400—450 °C в условиях воздействия коррозионных сред
(например, крепежные изделия, упругие элементы, валы для де-
талей и узлов механизмов по переработке нефти и т д). В этом
случае сталь 30X13 подвергают обычно закалке с 1050 °C с охлаж-
дением в масле и отпуску при 550 °C
При работе в среде водорода предельные параметры следующие:
t == 600 °C, Р = 80 МПа.
Физические свойства Плотность 7,76-103 кг/м3 (стали 30X13)
и 7,68-103 кг/м3 (стали 40X13) Теплопроводность при 100 °C со-
ставляет 0,252 Вт/(м-°С)-102 для стали 30X13 и 0,289 Вт/(м-°С)-102
для 40X13. Удельное электросопротивление (р) 0,52-10~в Ом-м/м
при 20 °C для стали 30X13 и 0,59-10-6 Ом-м для стали 40X13.
Коэффициент линейного расширения в интервале температур
20—100 °C составляет 1Ы0-6 для стали 30X13 и 10,3-Ю-® для
стали 40X13 (табл. 20, 21).
Технологические параметры. Стали 30X13 и 40X13 хорошо под-
вергаются горячей пластической деформации, которую проводят
ТАБЛИЦА 21
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (В), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (М, КОЭФ
ФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а.) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ТЕМПЕРАТУРЫ
СсП' °С / Е 10*. МПа 1, Вт/(м °C) 102 Температурный интервал, °C а 10-’, 1/°С
22,3
20 — —
21,8
0,252 9,98
100 — 0— 100
0,277 10,3
21,4 0,256 10,65
200 0—200
20,6 0,289 10,7
20,6 0,256 14,13
300 0 — 300
19,8 0,294 11,5
19,7 .
400 0 —400 .
18,8 0,289
18,5 0,256 11,83
500 0 —500
17,6 0,285 11,8
17,4
600 -- —— 1 1 0 — 600 —
16,3 0,281
Примечания 1. В числителе—для стали 30X13, в знаменателе—для стали
40X13 Термическая обработка для стали 30X13—закалка с 1000 °C иа воздухе, отпуск
при 650 °C, для стали 40X13—закалка с 1050 °C на воздухе, отпуск при 600 /С 3 Для
стали 40X13 а 10“6 определяли при 25—100 °C, 25—200 °C и т д
64
в интервале 1100—850 °C. Обе стали склонны к образованию тре-
щин при быстрых скоростях нагрева и охлаждения. В связи с этим
при нагреве под горячую деформацию применяют медленный по-
догрев до 830 °C, а после деформации — замедленное охлаждение
в стопе или в песке.
Холодная пластическая деформация сталей ограничена. В ка-
честве смягчающей термической обработки обеих сталей после го-
рячей или холодной пластической деформации применяют отжиг
при 750—800 °C с охлаждением с печью до 500 °C, далее на воздухе.
Окончательной термической обработкой является закалка с 950—
1000 °C с охлаждением в масле или на воздухе и отпуск на заданную
твердость и коррозионную стойкость (табл. 22).
ТАБЛИЦА 22
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат
ГОСТ или ТУ
Размеры, мм
Лист ТОЛСТЫЙ
То же, тонкий
Лента и подкат
Сорт
Проволока
ТУ 14-1-1422 — 75
ГОСТ 5582 — 84
ТУ 14-1-2186 — 77 (Ш)
ТУ 14-1-3620 — 83
ГОСТ 4986—78
ТУ 14-1-3280 — 81 (ВО, ВД, ВИ)
ГОСТ 5949 — 75
ТУ 14-1-377 — 72
ТУ 14-1-655 — 73
ТУ 14-1-2273 — 77 (полоса)
ТУ 14-1-2906 — 80
ТУ-14-1-3092 —81
ГОСТ 18143 — 72
/г<6
с.з
й = 0,8 —3,9
й= 3,0 —3,5;
6 = 500, 550,1 = 2000
С.З
й = 3
С.З
ГОСТ 4692 — 57
S = 200 — 300
d = 8— 12
180 — 200
С.З
6. СТАЛИ 12X17, 08Х17Т (ЭИ645),
08Х18Т1 И 08Х18Тч (ДИ-77)
Применение. Стали 12X17, 08Х17Т (ЭИ645), 08Х18Т1 и 08Х18Тч
(ДИ-77) применяют для ‘изготовления изделий, работающих в ос-
новном в окислительных средах, например растворах азотной кис-
лоты. Стали используют для бытовых приборов, в пищевой и лег-
кой промышленности. Применение сталей 12X17, 08Х17Т и 08Х18Т1
в сварных изделиях ограничивается малыми толщинами изделий
(до 3,0 мм). Не рекомендуется использовать стали для сварных кон-
струкций, работающих в условиях ударных нагрузок. Предельная
температура службы сварных конструкций из сталей 08Х17Т и
08Х^18Т1 не ниже —20 °C, в стали 12X17—не ниже комнатной.
Химический состав, % (по массе) (ГОСТ 5632—72): С < 0,12;
Si < 0,8; Мп < 0,8; Сг 16,0—18,0; S < 0,025; Р < 0,035 (сталь
12X17); С < 0,08; Si < 0,8; Мп < 0,8; Сг 16,0—18,0; Ti (5С—
3
Заказ № 1127
65
0,80); S < 0,025; P < 0,035 (сталь 08X17T); С < 0,08; Si < 0,8;
Мп < 0,7; Cr 17,0—19,0; Ti (0,6—1,0); S < 0,025; P < 0,035 (сталь
08X18T1); C < 0,08; Si 0,6; Mn < 0,8; Cr 17—19; Ti 0,4—0,6;
S < 0,025; P < 0,035 (08X18T1); C < 0,05; Ce 0,10; Si < 0,6;
Mn < 0,8; Cr 17; Ti 0,4—0,6 (сталь 08Х18Тч).
Структура. Сталь 12X17 при высокотемпературном нагреве
может иметь частичное у -> 6-превращение. Количество образую-
щегося аустенита зависит от содержания углерода. Полностью
ферритной сталь 12X17 является при содержании углерода не
более 0,03 %. Температура, при которой образуется наибольшее
количество у-фазы, составляет 1000—1100 °C. При дальнейшем
нагреве количество у-фазы снова убывает вследствие образования
высокотемпературного 6-феррита.
Охлаждение в воде или на воздухе после высокотемпературного
нагрева плавок, содержащих у-фазу, приводит к ее превращению
в мартенсит. Образование мартенсита сопровождается повышением
твердости и снижением пластичности. После подобной обработки
сталь 12X17 оказывается склонной к межкристаллитной коррозии.
Структура. Структура, которая обеспечивает оптимальное со-
четание механических и коррозионных свойств стали 12X17, по-
лучается после отпуска при 740—800 °C с охлаждением в воде или
на воздухе и представляет собой феррито-карбидную смесь, как ре-
зультат распада участков мартенсита с образованием карбидов
хрома.
Введение в сталь типа Х17 присадок титана устраняет возмож-
ность образования у-фазы при высокотемпературных нагревах,
поэтому стали 08Х17Т, 08Х18Т1 и 08Х18Тч являются полностью
ферритными материалами. Кроме того, титан улучшает стойкость
сварных соединений к межкристаллитной коррозии. ' <
Стали с 17 % Сг склонны к образованию о-фазы и 475-град
хрупкости в интервале температур соответственно 650—750 и 400—
550 °C при максимальном развитии при 700 и 475 °C.
В хромистых ферритных сталях типа 19 % Сг + 2 % Мо,
содержащих 0,003 % С; 0,012 % N; 0,1 % Nb после закалки с
1250 °C и отпуска при 650 °C в течение 10 ч наблюдается образова-
ние тонких выделений нитридов (50—100 А); в подобных сталях
обнаружены также нитриды с ГЦК решеткой (Cr, Мо) N и с ГПУ
решеткой (Cr, Mo)2N (табл. 23).
Образование о-фазы в хромомолибденовых сталях сопровож-
дается появлением %-фазы, состав которой соответствует примерно
формуле Fe2CrMo.
В низкоуглеродистых нестабилизированных хромомолибденовых
сталях %-фаза образуется уже после выдержки в течение 5 мин при
850 °C, при более низких температурах отпуска время для ее обра-
зования увеличивается и при 680 °C она появляется через 350 ч.
Присутствие в стали молибдена способствует образованию
Х-фазы.
66
ТАБЛИЦА 23
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ <тв, МПа <J0>2. МПа 65, % ф» %
Сталь 12X17
Лист толстый ГОСТ 7350 — 77 450 — 18
То же, тонкий ГОСТ 5582 — 75 500 — 20 —
Сорт ГОСТ 5949—75 400 250 20 50
Трубы горячедефор- мированные ГОСТ 9940 — 72 450 — 17 —
То же, холодно- и теплодеформирован- ные ГОСТ 9941 — 72 450 '— 17 —
Сталь 08Х17Т
Лист толстый То же, тонкий ГОСТ 7350 — 77 ГОСТ 5582 — 75 450 470 — 18 25 —
Сорт Трубы горячедефор- ГОСТ 5949 — 75 ГОСТ 9940 — 72 380 По соглас ованию 17 •—
мированные То же, холодно- и ГОСТ 9941 —72 380 — 17 —
теплодеформирован- ные Лист тонкий Сталь 08Х ГОСТ 5582 — 75 18Т1 470 - 30
То же Сталь 08Х18Тч ТУ 14-1-4017 — 85 | 471 35 —
Процесс выделения cr-фазы, сопровождающийся повышением
прочности и снижением ударной вязкости, при содержании хрома
17 % протекает достаточно медленно Так, выдержки порядка
100 ч при 700 °C не оказывают заметного влияния на механические
свойства.
Развитие 475-град хрупкости происходит с более высокой ско-
ростью и может проявиться уже при замедленном охлаждении в из-
делиях крупных габаритов
Коррозионная стойкость. ГОСТ 6032—84 предусматривает ис-
пытание на стойкость к межкристаллитной коррозии только стали
08Х17Т. Эта сталь не должна быть склонна к межкристаллитной
коррозии после нагрева при 1100 °C в течение 30 мин. Испытания
проводят по методу AM продолжительностью 24 ч или методу АМУ
длительностью 8 ч
Стали 12X17 и 08Х17Т имеют первый балл коррозионной стой-
кости в азотной кислоте концентрацией 20, 50, 60 % до 50 °C, вод-
ных растворах аммиака всех концентраций до 100 °C, сталь
08Х17Т — в кипящих 50—80 %-ных растворах аммиачной селитры
и в условиях производства аммиачной селитры, смеси азотной,
3*
67
фосфорной и фтористоводородной кислот при 60 °C, смеси, серово-
дорода и гидрооксида натрия, а также при производстве ламповой
и форсуночной сажи.
Стали 08Х18Т1 и 08Х18Тч используют для изготовления быто-
вых приборов, в пищевой промышленности и торговом оборудова-
нии. Эти стали применяют для изготовления баков бытовых сти-
ральных машин, столовых приборов, котлов для приготовления
пищи, емкостей для хранения и транспортировки пищевых продук-
тов, оборудования предприятий общественного питания и торговли.
ТАБЛИЦА 25
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ
08Х18Т1 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОР-
ТА БЛИЦА 24
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ
12X17 ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^ИСП’ °C МПа б5, % Ф, % кси, Дж/м2
700 85 68 97 200
800 40 65 98 180
900 25 60 98 170
1000 20 80 97 160
1100 15 73 97 150
1200 10 / 85 —
МАЦИИ
Степень об- жатия, % ств’ МПа б, % Глубина вы- тяжки по Эриксену, мм
0 540 36 9,5
13 710 9 6,8
29 790 3 5.9
46 870 2 4,7
55 890 2 4,2
60 920 2 4,2
66 980 2 3,6
П римечание Термическая обработ-
ка нагрев до 850—870 °C с кратковремен-
ной выдержкой и охлаждение в воде; лист
толщиной 3,0 мм.
Стали 12X17', 08Х17Т, 08Х18Т1 и 08Х18Тч могут быть рекомен-
дованы для эксплуатации в атмосферных условиях, кроме морской
атмосферы, в которой возможна точечная коррозия (табл. 24 , 25).
Физические свойства сталей 12X17 и 08Х17Т. Плотность
7,7-103 кг/м3; теплопроводность 0,252 Вт/(м-°С)-102 при 20 °C.
Удельное электросопротивление 0,6-10-6 Ом-м при 20 °C. Модуль
упругости Е -104 == 21,0 МПа при 20 °C.
Температурный коэффициент линейного расширения при раз-
личных температурах следующий:
а-109, 1°/С ... 10 10 10,5 10,5 11
г1, °C ........ 20—100 20—200 20—300 20—400 20—500
Сварка Стали 12X17, 08Х17Т, 08Х18Т1 и 08Х18Тч являются
ограниченно свариваемыми материалами. Основная причина огра-
ниченной свариваемости — низкая пластичность и ударная вяз-
кость любой высокохромистой ферритной стали, содержащей до-
статочно высокую концентрацию элементов внедрения углерода
и азота, усугубляемая значительным ростом зерна под влиянием
сварочного цикла. Пониженными механическими и коррозионными
свойствами в сварных соединениях обладает сталь 12X17 и не-
68
сколько лучшими — стали 08Х17Т, 08Х18Т1 и 08Х18Тч, стабили-
зированные титаном. Введение титана несколько снижает склон-
ность к росту зерна и повышает стойкость сварных соединений
к межкристаллитной коррозии. Введение микродобавок церия
также тормозит рост зерна: температура начала интенсивного роста
зерна в стали 08Х18Тч на 60—80 °C выше, чем у стали 08Х18Т1.
Удовлетворительные механические свойства сварных соедине-
ний в сталях 08Х17Т и 08Х18Т1 можно получить при сварке изде-
лий, имеющих небольшие толщины, т. е. до 2—3 мм, которые обычно
и используют на практике. При этом сварные соединения можно
эксплуатировать до — 20 °C. Сталь 12X17 для изготовления свар-
ных конструкций используют довольно редко.
ИЭС йм. Патона рекомендует для автоматической электродуго-
вой сварки под флюсом АН-26 и АНФ-14 стали 08Х17Т и 08Х18Т1,
проволоки Св-08Х20Н9Г7Т и Св-05Х25Н12ТЮ. Сталь 08X18Т1
успешно сваривается аргонодуговой сваркой без присадочного ма-
териала и с применением в качестве присадочного материала про-
волоки из стали 10Х18Н10Т.
В малых сечениях все стали свариваются контактной .сваркой.
В тех случаях, когда сварные соединения хромистых сталей
должны подвергаться правке или гибке в максимальных сечениях,
рекомендуется осуществлять их подогрев до 150—200 °C.
Технологические параметры. Стали 12X17, 08Х17Т и 08Х18Т1
технологичны при операциях горячей пластической деформации;
однако при их переделе следует соблюдать определенные предосто-
рожности, обеспечивающие получение качественного металла. Тем-
пературный интервал горячей пластической деформации состав-
ляет: начало 950—1050 °C, окончание 720—800 °C. Относительно
низкий температурный интервал горячей пластической деформации
имеет целью получить возможно более мелкое ферритное зерно.
После деформации охлаждение проводят на воздухе. При горячей
пластической деформации металла деформированного или литого
в достаточно больших сечениях рекомендуется осуществлять мед-
ленный подогрев до 600—800 °C, а затем — быстрый, т. е. с посад-
кой в печь с заданной температурой.
Стали 12X17, 08X17 и 08Х18Т1 имеют меньший запас пластич-
ности, чем аустенитные стали, и соответственно обладают меньшей
способностью к холодной пластической деформации. Однако при
правильно проведенной предшествующей горячей Деформации и оп-
тимальной термической обработке стали можно использовать для
изделий, изготавливаемых методами холодной вытяжки, гибки и
штамповки. При проектировании таких изделий целесообразно
избегать малых радиусов закругления, больших углов гибки, что
обычно допустимо для изделий из хромоникелевых аустенитных
сталей.
Несколько более высокой пластичностью обладает сталь 08Х 18Тч.
Оптимальной термической обработкой сталей 12X17 и 08X17
69
является отжиг или отпуск при 740—800 °C с охлаждением на воз-
духе или' в воде; сталь 08Х18Т1 подвергают отжигу при 830—
860 °C с охлаждением на воздухе или в воде. ,
Для малых сечений, например холоднокатаного листа, для ста-
лей 08Х18Т1 и 08Х18Тч применяют нормализацию при 860—1000
и при 960—980 °C соответственно с охлаждением на воздухе или
в воде; скорость нагрева в последнем случае задается из расчета
2—3 мин на 1 мм толщины (табл. 26).
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 26
д , Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый Сталь 12X17 ТОСХ 7350 — 77 с.з
То же, тонкий ГОСТ 5582 —75 с.з
Лента и подкат ТУ 14-1-367 — 72 Л=2,0; Ь = 350 —400
Сорт ТУ 14-1-2929 — 80 (О.П.) ГОСТ 5949 — 75 h = 0,2 — 20 С.З
ТУ 14-1-2273 — 77 (полоса) ТУ 14-1-2906 —80 h = 3,5;& = 400 и 420 d = 8— 12
Трубы холоднодеформи- ГОСТ 9941 —81 С.З
То же горяуедеформиро- ГОСТ 9940 — 81 С.З
ванные Лист толстый Сталь 08X17Т ГОСТ 7350 — 77 С.З
То же, тонкий ГОСТ 5582 — 75 с.з
Сорт ГОСТ 5949 — 75 с.з
Трубы горячедеформиро- ГОСТ 9940 — 81 с.з
ванные Тоже, холодно- и тепло- ГОСТ 9941 —81 с.з
деформированные Трубная заготовка ТУ 14-1-416 — 72 d = 200 — 250
Лист тонкий | ТУ 14-1-565 — 84 Сталь 08Х18Т1 ГОСТ 5582 — 84 | d до 200 С.З
То же. тонкий Сталь 08Х18Тч ГОСТ 5582 — 75 (измене- С.З
ние № 2) ТУ 14-1-4017 — 85 Л = 0,8 —2,0; Ь = = 1000 — 1100; Z = = 2000 — 3950 h = 2,1—2,6; b = = 1000; I = 2000 — 3950 h = 2,7 — 3,5, & = = 1000— 1250; 1 = = 2000 — 3950
70
7. СТАЛЬ]013Х18М2Б (ЭП882)
Применение. Сталь 015Х18М2Б предназначена для изготовления
теплообменного оборудования энергетических установок, работаю-
щих в условиях воздействия пароводяной среды высоких парамет-
ров (трубные системы сепараторов — пароперегревателей, пароге-
нераторов, конденсаторов установки сжигания гремучей смеси,
трубчатые доски, корпуса модулей сепараторов — пароперегрева-
телей, конденсаторов и др.).
Сталь применяют в химической и нефтеперерабатывающей про-
мышленности.
Сталь не рекомендуется применять в сильноокислительных сре-
дах, а также в условиях воздействия взрывных нагрузок при тем-
пературах ниже 50 °C.
Химический состав, % (по массе): С < 0,015; Si < 0,30; Мп <
< 0,50; Ст 16,5—18,5; Мо 1,5—2,0; Nb 0,3—0,5; N < 0,015;
S < 0,020; Р < 0,015; Ni < 0,30; Al < 0,20; Си < 0,15; Се 0,05.
Структура. Сталь ферритного класса. Имеет включения кар-
бида ниобия и фазы Fe2Mo (табл. 27).
ТАБЛИЦА 27
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ТУ
Полуфабрикат Технические условия %- МПа 'Ча- МПа б5- % Ф. %
Лист ТОЛСТЫЙ ТУ 108-683—77 450 280 ф0,0
Трубы ТУ 14-242-131—75 380 250 25,0 —
Трубная заготовка ТУ 14-1-2466—78 380 250 22,0 55,0
Коррозионная стойкость. Сталь обладает высокой стойкостью
к равномерной, атмосферной и питтинговой коррозии.
Она имеет высокую устойчивость к межкристаллитной коррозии
в широком интервале высокотемпературных провоцирующих на-
гревов и после старения в интервале температур 280—400 °C дли-
тельностью 2500—3000 ч по методу AM (ГОСТ 6032—84).
По стойкости против коррозионного растрескивания• сталь
015Х18М2Б значительно превосходит стали типа 018Н10Т (табл.28—
32).
Физические свойства. Теплопроводность при 20 °C составляет
0,201-102 Вт/(м-°С). Модуль упругости F-104 при 20 °C равен
2,2 МПа.
Сварка. Сталь сваривается в листах толщиной до 40 мм. Сварку
проводят неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона
без предварительного и сопутствующего подогрева при суммарном
содержании углерода и азота в стали не более 0,02 %*.
71
ТАБЛИЦА 28
СТОЙКОСТЬ СТАЛИ ПРОТИВ РАВНОМЕРНОЙ И АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ
Коррозионная среда Параметры среды тисп’ 4 Скорость коррозии
t, °C с, МПа г/(м2 ч) мг/год
Вода1 280 6,5 2500 0,’045 4,94
То же 20 , 3000 0,0001 0,11
Промышленная атмосфера — — 5000 0,00006 0,065
1 Содержит 5 мг/кг иоиов хлора о начальной концентрацией кислорода ! мг/кг.
ТАБЛИЦА 29
СТОЙКОСТЬ ПРОТИВ КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ
Среда ТИСП’ 4
015Х18М2Б 08Х18Н10Т
42 % MgCl2 1000 2—5
25 % NaCl+0,5 % K2Cr2O7 500 2—5
200 мг/кг С1~-|-0,3-5-6 мг/кг О2 , 3000 300—700
Примечания: 1. Растягивающие напряжения выше предела текучести. 2. Для
стали 015Х18М2Б трещин не обнаружено; для стали 08Х18Н10Т указана продолжитель
ность испытаний до появления трещин.
ТАБЛИЦА 30
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И
ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’1 °C V МПа а0,2’ МПа % Ф, % КС и, Дж/м2 *исп’ °C МПа а0,2’ МПа 65, % ф, % КС и, Дж/м2
20 559 370 29,3 76,6 20—50 400 440 267 22,8 75,8 300
100 531 370 25,8 76,6 300 500 420 306 23,1 78,9 320
200 496 313 26,5 75,8 300 600 300 240 29,0 86,5 300
300 504 347 23,7 79,9 300 — — — — — —
Примечание. Термическая обработка: нагрев до 800 °C, выдержка 1 ч, охлаж-
дение на воздухе.
ТАБЛИЦА ЗГ
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ,ОТ
СТЕПЕНИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ 850 °C
Степень обжатия, % <тв, МПа <г0,2, МПа б5, %
10 466 324 26,5
20 467 361 37,0
40 498 322 31,0
Примечание. Термическая обработка: нагрев до 800 °C, выдержка 1 ч, охлаж-
дение на воздухе
72
ТАБЛИЦА 32
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (М.
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ '
‘ни,- °С Е 10*, МПа X, Вт/(м °C) Температурный интервал, °C “а ЦТ», 1/°С
100 21,6 0,205 \ 20—100 1 9,9
200 21,0 0,210 20—200 10,3
300 20 0,214 20—300 10,8
400 18,8 0,214 20—400 11,0
500 18,2 — 20—500 11,3
600 16,6 — 20—600 11,4
700 14,6 — 20—700 11,3
20—800 11,7
20—900 11,7
Примечание. Термическая обработка" нагрев до 800 °C, выдержка 1 ч, охлаж-
дение на воздухе.
Технологические параметры. Сталь обладает высокой способ-
ностью к ковке и прокатке в интервале температур 1200—700 °C.
Для получения однородной мелкозернистой структуры необходимо
устанавливать температуру нагрева под ковку не выше 1050 °C
и суммарную степень деформации не менее 40 % (табл. 33).
1 таблица зз
СОРТАМЕНТ
/ Полуфабрикат Технические условия Размер, мм
Трубная заготовка ТУ 14-131-216—75' d = 90,l; 10
То же ТУ 14-131-217—75 d = 215
» » ТУ 14-1-2466—78 d = 80 — 105
Слнток ТУ 108-682—77 —
Сляб кованый ТУ 108-702—77 —
Лист толстый ТУ 14-1-2194—77 h = 5 — 20
То же ТУ 108-683—77 h = 80
Труба ТУ 14-242-137—75 ‘ d/= 13—25
То же ТУ 14-242-136—75 d = 325
8. СТАЛЬ 15Х25Т (ЭИ439)
Применение. Сталь 15Х25Т используют как жаростойкий материал
для работы при температурах до 1000 °C. Ее рекомендуют как за-
менитель стали марки 12Х18Н10Т.
Сталь 15Х25Т применяют также в качестве коррозионностойкого
материала при температурах эксплуатации до 300—350 °C преиму-
щественно в средах окислительного характера, а также при произ-
водстве каустической соды.
73
Сталь сваривается, однако, в связи с повышенной хладнолом-
костью сварных соединений, возможность эксплуатации сварных
соединений ограничивается температурами выше 100 °C.
Химический состав, % (по массе): С < 0,15; Si 1,0; Мп <:0,8;
Сг 24,0—27,0; Ti = (5-С — 0,90); S < 0,025; Р < 0,035
(ГОСТ 5632—72).
Структура. После стандартной термической обработки — от-
жиг при 730—780 °C с охлаждением в воде или на воздухе, струк-
тура стали 15Х25Т состоит в основном из феррита с включе-
ниями карбидов типа титана и иногда небольшим количеством
а-фазы.
При нагреве в интервале 450—520 °C в стали развивается 475-
град хрупкость, а в интервале 650—750 °C происходит выделение
a-фазы. При весьма длительных выдержках интервалы указанных
процессов расширяются и составляют соответственно 350—540 и
540—850 °C.
Развитие 475-град хрупкости и сигматизации приводит к сниже-
нию общей коррозионной стойкости, ударной вязкости и пластич-
ности, а также повышению твердости и прочности. Для предотвра-
щения охрупчивания рекомендуется проводить охлаждение в ин-
тервале 475-град хрупкости со скоростью не менее 100 °C в 1 ч.
Начиная с 850—900 °C в стали 15Х25Т наблюдается значитель-
ный рост зерна, способствующий потере пластичности и вязкости.
При 1100 °C в стали начинается диссоциация карбидов титана, что
сопровождается появлением склонности' стали к межкристаллитной
коррозии в результате быстрого охлаждения. Закалка с темпера-
туры до 1100 °C фиксирует в стали присутствие только карбидов
титана TiC. При более высоких температурах закалки наблюдается
также появление хромистых карбидов типа (Сг, Fe)7C3. Образова-
ние этих карбидов происходит в процессе быстрого охлаждения
на базе углерода, перешедшего в твердый сх-раствор в результате
диссоциации карбидов титана. Выделение карбидов хрома по гра-
ницам ферритных зерен сопровождается их обеднением по хрому
до уровня нестойкости в коррозионной среде.
Коррозионная стойкость. Сталь 15Х25Т -имеет высокую стой-
кость в средах окислительного характера.
Сталь 15Х25Т рекомендуется контролировать на стойкость про-
тив межкристаллитной коррозии по методам AM и АМУ
(ГОСТ 6032—84) с продолжительностью испытаний в контрольных
растворах соответственно 24 и 8 ч. Перед испытанием сталь под-
вергают провоцирующему нагреву при 1100 °C продолжительностью
30 мин (табл. 34, 35).
Скорость коррозии стали 15Х25Т в азотной кислоте (до 40 %-ной
концентрации) при /кип составляет 0,1 мм/год; в 10—90 %-ной
фосфорной кислоте при 20—70 °C — менее 0,01 мм/год; в калии
двухромовокислом (К2СгаО7) при концентрации до 10,7 % (при
20 °C) и при /кип составляет 0,1—1,0 мм/год.
ТАБЛИЦА 34
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам
Полуфабрикат ГОСТ ав, МПа «0,2’ МПа 6, % ф, %
Лист толстый ГОСТ 7350—77 430 12
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 540 — 17 —
Сорт , ГОСТ 5949—75 450 300 50 f5
Т рубы горячедеформи- рованные1 ГОСТ 9940—72 450 — 17
То же, холоднодефор- мированные1' ГОСТ 9941—72 470 170 •
1 Плотность 7,60-IO8 кг/м3.
ТАБЛИЦА 35
СКОРОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ (»ок) В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ
Условия испытания ТИСП’ 4 Оок, мм/год
Поток чистого воздуха при 900 °C 500 0,39
Поток воздуха, содержащего 1,5 % SO2 при 900 °C 500 0,54
Спокойный воздух при 1050 °C 1500 0,35
Сталь 15Х25Т имеет высокую стойкость в сернистощелочных
отходах нефтеперерабатывающих заводов. Скорость коррозии в
среде щелока (16—79 % Na2S; 1,2 — 37 % NaHS; 120—180 °C)
составляет 0,011 мм/год.
Сталь 12Х25Т удовлетворительно поддается холодной пласти-
ческой деформации (табл. 36, 37), не проявляя при этом особой
склонности к нагартовке (рис. 40).
Физический свойства. Плотность 7,6-103 кг/м3 (табл. 38).
'ТАБЛИЦА 36
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп’°С ав, МПа 65, % ф, % мкр. Нм
700 77 48 93 180
800 26 104 99 210
900 19 153 99 160
1000 11 148 100 150
1100 8,0 139 99 130
Примечание» Термическая обработка: отжиг при 760—780 °C, охлаждение в воде
прутки—продольные образцы-»
75
Сварка. Сталь- 15Х15Т сваривается ручной}и автоматической
электродуговой сваркой. Вследствие повышенной хладноломкости
стали 15Х25Т и ее склонности к росту зерна при воздействии сва-
-рбчного цикла с целью предотвращения охрупчивания сварного
соединения при сварке используют аустенитный хромоникелевый
ТАБЛИЦА 37
ПРЕДЕЛЫ ДЛИТЕЛЬНОЙ
ПРОЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ
*исп> °С Аопо’ МПа аЬ10-а МПа а1 ю-*’ МПа
700 18 12 7,8
800 8 — —
875 3,8 2,5 1,8
1000 2,5 2,2 0,08
Примечание Термическая обра-
ботка, отжиг при 730—770 °C, охлаждение
на воздухе, образцы—продольные прутки
Рис. 40 Влияние степени холодной плас-
тической деформации s на прочность и
пластичность стали 15Х25Т
ТАБЛИЦА 38
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Б), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а)
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^ИСП’ °C Е-101, МПа Температур- ный интер- вал, РС а 10-% 1/°С ‘исп’ °C Е 10% МПа Температур- ный интер- вал, °C 1 а Ю-% 1/°С
20 20,4 600 . 14,0 50—600 11,5
100 20 50—150 9,5 700 12,4 50—700 11,6
200 19,7 50—200 10,0 800 11,9 50—800 11,6
300 18,9 50—300 10,6 900 10,9 50—900 12,2
400 500 17,6 16,4 50—400 50—500 10,8 11,3 1000 — 50—1000 12,2
присадочный материал, который обеспечивает получение в шве
аустенитно-ферритной структуры.
Для получения коррозионной стойкости и жаростойкости свар-
ного соединения, аналогичных основному металлу, содержание
хрома в присадочном материале должно быть близким содержанию
его в стали. При автоматической сварке рекомендуется использо-
вать проволоку Св-07Х25Н13, Св-06Х25Н12ТЮ и Св-13Х25Н18
с флюсом АН-26. В случае ручной сварки хорошую пластичность
обеспечивают электроды с проволокой из стали Св-13Х25Н18 (марки
ОЗЛ-9) или с проволокой Св-07Х25Н13 типа АЭ-2 и АЭ-2Б.
При сварке стали 15Х25Т во избежание образования трещин
в околошовной зоне желательно применение местного подогрева
76
основного металла в зоне сварного соединения до 150—200 °C.
Эта операция особенно необходима при сварке стали в листе тол-
щиной более 12 мм. После сварки листа большой толщины реко-
мендуется проводить отпуск при 600 °C для снятия внутренних
напряжений и возможных отрицательных последствий при пере-
ходе стали через интервал 450—520 °C.
Технологические параметры. Сталь 15Х25Т имеет хорошую тех-
нологичность при горячей пластической деформации. Для повыше
ния характеристик горячую обработку целесообразно проводить'
при возможно более низких температурах, заканчивая процесс
при температуре, близкой к температуре рекристаллизации.
,, Рекомендуется для окончательной горячей обработки стали
15Х25Т температурный интервал 1000—700 °C, а для получения
промежуточного профиля — интервал 1100—,800 °C. Такая обра-
ботка позволяет значительно измельчить ферритное зерно, повы-
сить пластичность и ударную вязкость. Во избежание образования
трещин и внутренних надрывов необходимо осуществлять медлен-
ный нагрев заготовок под горячую пластическую деформацию. Это
особенно относится к литому материалу. ХЬлодные слитки массой
более 500 кг рекомендуется помещать в печь с температурой не
выше 500 °C и в течение не менее 8 ч нагревать до температуры пла-
стической обработки. ,
При холодной деформаций, особенно связанной с большими сте-
пенями, сталь 15Х25Т рекомендуется подогревать до 150—200 °C
Стандартная термическая обработка стали 15Х25Т — отжиг
при 730—780 °C с последующим охлаждением на воздухе или в
воде.
Сталь склодна к трещинообразованию при нагреве и поэтому
требует малой скорости нагрева до температуры 500—600 °C.
При окончательной обработке деталей или полуфабрикатов из
стали 15Х25Т следует избегать операций, связанных с нагревом
при 450—500 °C, т. е. в интервале быстрого развития 475-гр,ад z
хрупкости. Это относится также и к температуре эксплуатации из-
делий из стали 15Х25Т. Если металл все же подвергается охрупчи-
ванию, то восстановить пластичность и ударную вязкость можно
с помощью кратковремедного*(20—30 мин) нагрева до 780—800 °C
с последующим охлаждением на воздухе или в воде. Продолжитель-
ность нагрева должна исключать возможность образования о-фазы.
Другой вариант термической обработки для снятия 475-град
хрупкости состоит в нагреве при 500—600 °C в течение 2—5 ч (т. е.
в температурном интервале, являющимся промежуточным между
зонами возникновения хрупкости, вследствие 475-гр ад охрупчи-
вания и выделения о-фазы). j
Последний вариант является для стали I5X25T более предпоч-
тительным, так как выделение о-фазы в щей начинается уже после
кратковременной выдержки, что может затруднить проведение тер-
мической обработки.
77
Если предшествующая обработка привела к выделению в стали
ст-фазы, то ее устраняют следующей термической обработкой: на-
грев при 800—850 °C в течение 1 ч с охлаждением в воде, при этом
наблюдается полное растворение ст-фазы Указанная термическая
обработка одновременно устраняет и 475-град хрупкость
Если сталь 15Х25Т подвергалась высокотемпературному на-
греву (выше 1100 °C), который вызвал склонность к межкристал-
литной коррозии, то последняя может быть устранена стандартной
термической обработкой, т. е отжигом при 740—760 °C с последую-
щим охлаждением в воде или на воздухе Отжиг приводит к коагу-
ляции карбидов хрома, нарушению в сплошности пограничной кар-
бидной сетки и выравниванию концентрации хрома по сечению
зерна. Необходимо иметь в виду, что отжиг, устраняя склонность
к межкристаллитной коррозии, не может ликвидировать эффекта
охрупчивания, вызванного ростом ферритного зерна при высоко-
температурном нагреве.
9. СТАЛЬ 15X28 (ЭИ349)
Применение. Сталь 15Х28«в основном используют в качестве жа-
ростойкого материала для работы при температурах до 1100 °C,
в том числе как заменитель стали 20Х23Н18.
В отдельных случаях сталь 15X28 может быть использована
как коррозионностойкий материал до 300—350 °C преимущественно
в средах окислительного характера.
Применение стали в сварных конструкциях ограничено, и ее
применяют для изделий, эксплуатируемых при температурах выше
100—150 °C.
Химический состав, % (по массе): С < 0,015, Si < 1,0;
Мп < 0,8; Сг 27,0—30,0, S < 0,025; Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72)
Структура Сталь 15X28 относится к ферритному классу; при
нагреве или охлаждении она не имеет полиморфных превращений.
После стандартной термической обработки, состоящей из отжига
при 680—780 °C с охлаждением в воде или на воздухе, структура
стали состоит из высокохромистого феррита с небольшим количест-
вом ст-фазы
При нагреве в стали 15Х28Т развивается 475-град хрупкость
(450—520 °C) и выделяется ст-фаза (650—750 °C) При этом данная
сталь несколько более склонна к протеканию указанных процессов
во времени, чем сталь 15Х25Т. Активный рост аустенитного зерна
в стали начинается при 800—850 °C
Жаростойкость и коррозионная стойкость Сталь 15X28 имеет
достаточно высокую жаростойкость в различных газовых средах
(табл. 39, 40).
Из стали 15X28 изготавливают детали печей (поддоны, опоры
подовых труб, цементационные ящики), не подвергающиеся дейст-
вию высоких или переменных нагрузок.
78
ТАБЛИЦА 39
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ яв, МПа 65, %
Лист ТОНКИЙ ГОСТ 5582—75 540 17
Сорт1 ГОСТ 5949—75 450 20
Трубы горячедеформнро- ванные2 ГОСТ 9940—72 450 17
Проволока холоднотянутая ТУ 14-1-1019—74 — —
1 МПа, *ф=45 %,
а Плотность 7,60 г/см3
ТАБЛИЦА 40
ЖАРОСТОЙКОСТЬ СТАЛИ 15X28 ПРИ 1050 °C
Среда тисп’ 4 »ок, мм/год
Спокойный воздух 1520 0,45
Поток воздуха 100 0,70
То же, с 1,5 % SO2 Продукты сгорания природного газа 100 2,9
1280 1,69
Сталь 15X28 обладает хорошей стойкостью при высоких темпе-
ратурах в условиях воздействия сероводорода и сернистого ангид-
рида
По общей коррозионной стойкости в средах химических произ-
водств сталь 15X28 близка стали 15Х25Т
Испытание на межкристаллитную коррозию стали 15X28 стан-
дартом не предусмотрено
Физические свойства. Плотность 7,6-103 кг/м3. Модуль упругости
Е-104 при 20 °C составляет 20 МПа Коэффициент линейного рас-
ширения а-10“6 при температурах 20—100 и 20—500 °C соответст-
венно 10,0 и 11,0 1/°С
Сварка Свариваемость стали удовлетворительная Применяют
ручную дуговую сварку электродами типа ЭА-2 и аргонодуговую
Сварку стали желательно проводить с подогревом до 150—300 °C.
Применение сварных конструкций из стали 15X28 в связи с хладно-
ломкостью сварных соединений в основном ограничивается темпе-
ратурами выше 150—200 °C (табл 41).
Технологические свойства. Сталь 15X28 имеет удовлетворитель-
ную технологичность при горячей пластической деформации Ре-
комендуемый интервал деформации: начало 950—1000 °C и конец
750—800 °C Обычно применяют медленный нагрев до 850 °C, ох
лаждение полуфабрикатов после ковки или прокатки проводят
79
ТАБЛИЦА 41
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
1, °C ов, МПа 68, % кси, Дж/м> 1, °C ав, МПа б5- % кси, Дж/№
200 500 25 210 900 20 153 160
. 400 f 500 17 190 1000 10 148 150
600 140 62 190 1 1100 10 138,5 130
700 80 48 180 1250 8,0 119 50
800 30 104 210 А 1
на воздухе. Термическая обработка стали 15X28 с целью умягче-
ния и формирования оптимальных свойств заключается в отжиге
при 750—800 °C с последующим охлаждением в воде или на воз-
духе.
Сталь 15X28 обладает удовлетворительной технологичностью
при операциях горячей и теплой правки, гибки и т. д. В холодном
состоянии пластическая деформация стали ограничена.
10. СТАЛЬ 95X18 (ЭИ229)
Применение. Сталь 95X18 обладает высокой твердостью. Ее при-
меняют в качестве коррозионностойкого материала для изготовле-
ния подшипников, втулок, ножей и других деталей, подвергаю-
щихся износу. Сталь не сваривается.
Химический состав, % (по массе): С 0,9—1,0; Si<0,8; Мп <0,8;
Сг 17,0—19,0; S < 0,025; Р < 0,030 (ГОСТ 5632—72).
По ГОСТ 5949—75 твердость стали 95X18 в отожженном состоя-
нии — не более НВ 269 (диаметр отпечатка не менее 3,7); после
закалки с 1000—1050 °C, охлаждения в масле, отпуска при 200—
300 °C с охлаждением на воздухе или в масле — не менее
HRC 55.
Физические свойства. Плотность 7,75-103 кг/м3. Теплопровод
ность (%) 0,243-102 Вт/(м-°С) при 20 °C. Коэффициент линейного
расширения (сс-10-6) составляет 11,8 при 20—100 °C; 12,3 при
20—200 °C; 12,7 при 20—300 °C; 13,1 при 20—400 °C; 13,4 1/°С
при 20—500 °C.
Удельная теплоемкость (с) 0,483-103 Дж/(кг-°С) при 20 —
100 °C.
Технологические параметры. Сталь деформируется в горячем
состоянии с малыми степенями обжатий; температурный интервал
деформации ИЗО—950 °C; после деформации медленное охлажде-
ние.
Термическая обработка с целью смягчения — полный отжиг
при 885—920 °C, Г—2 ч (НВ 95—99) или неполный отжиг при 730—
790 °C, 2—6 ч (HRC 22—27) (табл. 42).
80
ТАБЛИЦА 42
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРУТКОВ ПРИ 20 °C
Термическая обработка ов, МПа ао,2- МПа 6, % Ф, % Т вердость HRC
Закалка с 1010—1065 °C в масле или на воздухе Закалка и отпуск при 150—379 °C Неполный отжиг при 730—790 °,С, 2—6 ч Полный отжиг при 885—920' °C, 1—2 ч >2000 >880 >770 >1900 >770 >420 >2 >12 >15 >10 >25 >30 60—62 55—60 22—27 НВ 95—99 г
Окончательная термическая обработка заключается в закалке
с 1010—1065 °C в масле или на воздухе и отпуске на заданную твер-
дость.
Следует избегать отпуска при 450—600 °C, а также нагрева
при закалке выше 1065 °C, вызывающего рост зерна, так как в
обоих случаях наблюдается снижение ударной вязкости.
11. СТАЛЬ 01Х25ТБЮ-ВИ (ЧС76-ВИ)
Применение. Сталь 01Х25ТБЮ-ВИ применяют в качестве корро-
зионностойкого конструкционного материала для сварной аппара-
туры, работающей в средах по производству каустической соды,
целлюлозы, химических волокон, минеральных удобрений и дру-
гих агрессивных средах химической промышленности.
Химический состав, % (по массе): С < 0,01; N < 0,01;
S < 0,015; Р 0,015; Si 0,5,; Мп < 0,7; Сг 24—26; Ti 0, Io-
О. 30; Nb 0,10—0,30; В 0,001; Ni 0,4; Си < 0,15; А1 0,1—0,2.
Структура. Сталь 01Х25ТБЮ-ВИ имеет стабильную феррит-
•ную структуру во всем диапазоне температур эксплуатации; кроме
того, в своей структуре сталь содержит небольшое колйчество кар-
бонитридов титана и ниобия. Полностью ферритная структура
сохраняется в стали после холодной пластической деформации,
при нагреве и во время горячей пластической деформации, сварке
и других технологических операциях (табл. 43, 44).
Коррозионная стойкость. Сталь 01Х25ТБЮ-ВИ не должна быть
склонной к межкристаллитной коррозии после провоцирующей
термической обработки, состоящей из нагрева до 1100 °C, выдержки
в течение 30 мин и охлаждения на воздухе (метод испытания АМУ
ГОСТ 6032—84).
В ряде сред химической промышленности сталь имеет корро-
зионную стойкость, указанную в табл. 45 (данные НИИхим-
маш).'
81
ТАБЛИЦА 43
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ТУ
Полуфабрикат Технические условия Ов, МПа °0,2’ МПа б5 %
Лист толстый ТУ 14-1-3622—83 392 196 25
Лента — 410 — 25
Трубиая заготовка ТУ 14-1-3547—83 392 196 25
Трубы холоднокатаные ТУ 14-3-1275—83 392 196 25
ТАБЛИЦА 44
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ЛИСТА ТОЛЩИНОЙ 12 мм ПРИ 20 °C
Термическая обработка ов> МПа о012, МПа б5, % ф, % кси, Дж/м-'
При 80О°С, выдержка 1 ч, охлаждение в воде 450 360 20 56 40
1000 °C, выдержка30 мин, охлаждение в воде 465 355 23 56 15—20
1250 °C, выдержка 30 мин охлаждение в воде 506 412 21 59 15—20
Физические свойства Плотность 7,6-103 кг/м3, магнитная про-
ницаемость 21,0-10-7 Гн/м, коэффициент линейного расширения
(а-10-6, 1/°С) составляет 9,5 при 50—150 °C; 10,0 при 50—200 °C;
10,6 при 50—300 °C, 10,8 при 50—400 °C; 11,3 при 50—500 °C;
11,5 при 50—600 °C; 11,6 при 50—700 °C; 11,6 при 50—800 °C,
12,2 при 50—900 °C; 12,2 при 50—1000 °C
Сварка Сталь 01Х25ТБЮ обладает удовлетворительной свари-
ваемостью в листах толщиной до 10 мм Сварку проводят аргоно-
дуговым способом с присадкой проволоки аналогичного состава
(ТУ 14-1-3996—85)
Технологические параметры Рекомендуемый интервал горячей
пластической деформации: начало 1160 °C, конец — не более
850 °C Температура начала прокатки слитков 1040, конца 800 °C.
Посадка слитков в нагревательные колодцы или печи при темпера-
туре не более 400—600 °C, выдержка 3—4 ч, нагрев со скоростью
не более 50 °C в 1 ч до 800 °C и далее со скоростью 200 °C в 1 ч до
температуры деформации Температура начала прокатки заготовок
на лист или сорт 1060 °C, конца — не более 750 °C
Оптимальной термической обработкой слитков (слябов) и труб-
ных заготовок является отжиг при 750—780 °C, выдержка
2,5 мин/мм, охлаждение со скоростью 200 °C в 1 ч до 600 °C и далее
на воздухе
Оптимальная термическая обработка листов: закалка с 950—
900 °C в воде, выдержка 2—3 мин/мм (табл. 46).
82
ТАБЛИЦА 45
Коррозионная стойкость (данные ниихиммаш)
Среда i, °C ок, г/(м2 ч)
Сернистый натрий (выпарной котел) 130 0,02—0,20
Электролитическая щелочь (выпарной аппарат) Жидкие комплексные удобрения 120—140 0,01
реактор 280—320 1,8
донейтрализатор 70 0,01
адсорбер 70 0,01
трубопровод 60—80 0,01
Хлористый калий, галургический способ (шне- ковый растворитель) Соли бария 95—110 0,002
емкость BaCL 20 0,001
хранилище супергидрата 20 0,002
Сульфат натрия (выпарной аппарат) 170 0,140
Сода (сборник аммонизированного рассола) 40 0,005
Океиэтилцеллюлоза, оксипропилцеллк.лоза (ре акторы, экстрактор) Технологические среды текстильно-отделочных производств и выработки химических волокон До 80 0,001
крашение хлопчатобумажных нитей сернис тыми красителями До 80 0,030
хлоритное и гипохлоритное беление льна 20 0,020—0,030
Конденсатор F манометра 3 20 0,53
Ректификационная колонна F манометра-3, куб 20 0,08
Хлороформ сырец, кислый, влажный Рассол NaCl 306 г/л 20 0,001
50—60 0,001
Рассол СаС13 32 % 30 0,0002
Выпарной аппарат нитрофоса 120 0,001
Пульпа стронцийсодержащего осадка произ водства нитроаммофоса из апатита 85 0,0013
Азотнофосфорнокислый раствор узла разложения апатита азотной кислотой 60 0,0065
Разлагатель апатита азотной кислотой (газовая фаза) 55 0,030
ТАБЛИЦА 46
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат Технические условия * Размеры, мм
Сталь толстолистовая Заготовка трубная Проволока сварочная Трубы холоднокатаные 1 ТУ 14-1 3622—83 ТУ 14 1 3547—83 ТУ 14-1 3996—85 ТУ 14 3 1275—83 h = 6—20, Ь = 1200— 1800, 1 = 4000—6000 d = 90—120 d = 2—3 d = 25Х 1,5 d = 76X3, d= 114X3*1
Горячекатаная.
83
Глава III ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ
АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ
. I,
1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ и свойств
В главе рассмотрены свойства группы коррозионностойких сталей,
известных в мировой практике под наименованием стали типа 18-10,
содержащих примерно 18 % Сг и 10 % Сг.
В ГОСТ 5632—72 стали этой группы представлены марками
12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 17Х18Н9,
08Х18Н10, 03Х18Н11.
Основным элементом, обусловливающим высокую коррозион-
ную стойкость сталей типа 18—10, является хром, обеспечивающий
способность стали к пассивации. Присутствие хрома в стали в ко-
личестве 18 % делает сталь стойкой во многих средах окислитель-
ного характера, в том числе в азотной кислоте в широком диапа-
зоне концентраций и температур.
Никель несколько повышает стойкость стали с 18 % Сг в актив-
ном состоянии. Легирование никелем в количестве 9—12 % пере-
водит сталь в аустенитный класс, что имеет принципиально важное
значение, так как обеспечивает стали высокую технологичность
в сочетании с уникальным комплексом служебных свойств Это
дает возможность использовать стали типа 18-10 в качестве корро-
зионностойких, жаростойких, жаропрочны^ и криогенных мате-
риалов.
В хромоникелевых аустенитных сталях типа 18-10 в зависимо-
сти от температурно-временных условий обработки могут происхо-
дить следующие фазовые превращения: 1) выделение-избыточных
карбидных фаз и a-фазы при нагреве в интервале 450—900 °C;
2) образование в аустенитной основе б-феррита при высокотемпера-
турном нагреве; 3) образование a-фазы мартенситного типа при
холодной пластической деформации или охлаждении ниже комнат-
ной температуры.
Поскольку выделение карбидных фаз связывают с появлением
склонности стали к межкристаллитной коррозии, термокинетиче-
ские параметры карбидной реакции являются важнейшим фактором
при оценке коррозионных свойств.
Температурно-временная область склонности к межкристал-
литной коррозии 1 стали типа 18-10, закаленной с 1080 °C (метод
AM ГОСТ 6032—85), в первую очередь определяется концентра-
цией углерода, содержащегося в твердом растворе Повышение
содержания углерода расширяет область склонности стали к меж-
кристаллитной коррозии. При содержании углерода 0,084 % С
сталь оказывается склонной к межкристаллитной коррозии уже
при выдержке в интервале 750—800 °C в течение 1 мин, при содер-
Продолжительность кипячения в стандартном раствору составляет 24 ч.
84
жании 0,054 % С минимальное время возникновения склонности
к межкристаллитной коррозии составляет 10 мин, а при 0,021 %
С — более 100 мин (рис. 41). С уменьшением содержания углерода
одновременно понижается температура, соответствующая мини-
мальному времени изотермической выдержки до начала межкри-
сталлитной коррозии (rmiu).
Из представленных данных следует, что необходимая степень
стойкости стали протий межкристаллитной коррозии, позволяющей
выполнять сварочные операции на достаточно больших сечениях,
igi
г, пин
Рис 41. Влияние углерода на склонность
стали типа Х18Н12 к межкристаллитной
коррозии» % (А П. Гуляев, Т. Б Тока-
рева):
1 — 0,006; 2 —[0,012, 3 — 0,021, 4j—^0,054,
5 — 0,084
Рис 42 Области выделения карбидных
фаз и межкристаллитной коррозии в аусте-
нитных стабилизированных сталях (В
Чнгал)
1 — область выделения карбида хрома
Me 23^6, 2 — область склонности к меж-
кристаллитной коррозии, 3 — область
выделения специального карбида МеС
(TiC, NbC)
обеспечивается в интервале 0,021—0,054 % С и обычно на практике
ее принимают равной 0,03 % С.
Необходимо иметь в виду, что снижение содержания углерода
даже до уровня 0,012 и 0,006 % не обеспечивает полной стойкости
сталей типа 18-10 к межкристаллитной коррозии при 500—600 °C,
что представляет опасность при длительной службе металлокон-
струкций в данном интервале температур.
При введении в хромоникелевую сталь типа 18-10 сильных кар-
бидообразователей — титана или ниобия температурный интервал
выделения карбидных фаз согласно схеме В. Читала условно можно
разделить на температурные ступени (рис. 42). При относительно
низких температурах (450—700 °C) преимущественно выделяются
карбиды типа Cr2SC6, приводящие к возникновению склонности
к межкристаллитной коррозии. При температурах выше 700 °C
преимущественно выделяются специальные карбиды типа TiC или
NbC. В температурно-временной области выделения только спе-
циальных карбидов склонности к межкристаллитной коррозии не
наблюдается.
85
В стабилизированных титаном или ниобием хромоникелевых
сталях упомянутая схема может быть реализована только после
нагревов, которые приводят к достаточно полному растворению
карбидных фаз и переходу углерода в у-твердый раствор, что на-
блюдается при температурах 1200 °C и выше, и достаточно быстрого
охлаждения. Таким образом, термокинетические параметры кар-
бидных реакций во многом определяются количеством растворен-
ного углерода в аустените, унаследованного от предыдущей терми-
ческой обработки.
Так же, как углерод, азот имеет переменную растворимость
в аустените. При этом он проявляет тенденцию к образованию при
Рис 43 Стойкость стали 03X18Н10 к меж-
кристаллитной коррозии в зависимости от
•содержания азота
/ — 0,035 % С, 0,04 % N, 2 — 0,029 %
С, 0,10 % N, 3 — 0,029 % С, 0,15 % N
Рис 44 Влияние хрома на склонность к
межкристаллитной коррозии хромонике-
левых сталей (метод AM ГОСТ 6032—84):
/ — Х14Н20; 2 — Х20Н20; 3 Х24Н20
охлаждении или изотермической выдержке самостоятельных нит-
ридных фаз или входит в состав выделяющихся карбидов, замещая
в них углерод. Однако влияние азота на склонность к межкристал*
литной коррозии хромоникелевой стали значительно слабее. Так,
отрицательное влияние азота в стали 03Х18Н10 (17,6—-17,9 % Сг,-
10,1—10,3 % Ni) начинает проявляться только при содержании
его более 0,10—0,15 % (рис. 43). Введение азота повышает проч-
ность хромоникелевой аустенитной стали, поэтому небольшие до-
бавки его могут быть целесообразными. Это обстоятельство широко
используют на практике.
Хром и никель оказывают влияние на температурно-временные
области появления склонности хромоникелевой аустенитной стали
к межкристаллитной коррозии.
Была рассчитана растворимость углерода в хромоникелевом
аустените при 1000 °C и исследованы его свойства в зависимости
от содержания хрома. С повышением концентрации хрома раство-
римость углерода уменьшается, что должно облегчить выделение
карбидной фазы. Это подтверждается снижением ударной вязкости
стали с повышением содержания хрома вследствие образования
карбидной сетки по границам зерен.j
86
Вместе с тем повышение концентраций хрома в аустените при-
водит к существенному снижению склонности стали к межкристал-
литной коррозии (рис. 44).
Противоречивое, на первый взгляд, влияние хрома станет по-
нятным, если учесть, что хром существенно повышает коррозион-
ную стойкость стали. Более высокая концентрация хрома в стали
предопределяет меньшую степень обеднения им границ зерен, кото-
рое происходит в результате выделения карбидов
Рис. 45 Влияние никеля на склонность к
межкристаллитной коррозии хромоникеле-
вых аустенитных сталей (метод AM ГОСТ
6032—84).
I — 9, II — 12, III — 20 /V — 40 % Ni
Рис 46 Влияние температуры испытания
на число скручивания до разрушения ста-
ли 12Х18Н9Т с различным содержанием
6-феррита
1 — плавка с аустенитной структурой
(0,12 % С 0,50 % Si, 0,47 Мп, 16,5 % Сг,
10,9 % Ni 0,60 % Ti), 2 — плавка содер-
жит 45 % б феррита (0,12 % С, 0,70 % Si,
0,49 % Мп, 17,8 % Сг, 8,8 % Ni, 0,70 %
Ti) Предварительная термическая обра
ботка — нагрев до 1150 °C, выдержка 20
мин с охлаждением в воде
На рис. 45 представлены данные о влиянии никеля на склон-
ность к межкристаллитной коррозии хромоникелевых аустенитных
сталей с 18—20 % Сг по данным А П Гуляева и Т Б. Токаревой
Уменьшая растворимость углерода в аустените, никель тем
самым снижает ударную вязкость стали после отпуска и повышает
склонность к межкристаллитной коррозии
По характеру влияния легирующих и примесных элементов
на структуру сталей типа 18-10 при высокотемпературных нагре-
вах их разделяют на две противоположно влияющие группы: пер-
вая — хром, титан, ниобий, кремний — ферритообразующие эле-
менты и вторая —• никель, углерод, азот — аустенитообразующие
элементы.
Присутствие в структуре аустенитной хромоникелевой стали
типа 18-10 б-феррита оказывает отрицательное влияние на ее тех-
нологичность при горчяей пластической деформации — прокатке,
прошивке, ковке, штамповке и т. д. Образование повышенного ко-
87
личества б-феррита (более 15—20 %) при нагреве под пластическую
деформацию в стали может приводить при последующей деформа-
ции к возникновению плен и надрывов, которые часто являются
причиной неисправимого брака или низкого выхода годного. При-
чиной пониженной технологичности двухфазных аустенито-феррит-
ных хромоникелевых сталей является различие в физических свой-
ствах обеих фаз, которое заключается в различных значениях проч-
ности, температурного коэффициента линейного расширения, тем-
пературы и скорости рекристаллизации.
Присутствие б-феррита особенно сильно проявляется в усло-
виях высоких степеней обжатия, высоких скоростей деформиро-
вания, а также при наличии сложной схемы деформации. Подоб-
। ные условия наблюдаются, например, на станках непрерывной
прокатки и при ринтовой прокатке труб. В этих случаях количество
б-феррита в стали жестко лимитируется соотношением хрома и ни-
келя в стали и технологическими средствами. Наиболее склонна
к образованию б-феррита группа сталей типа Х18Н9Т, в которых
при нагреве до 1200 °C в структуре может содержаться до 40—45 %
б-феррита; далее следует группа сталей типа Х18Н10Т и Х18Н12Б
(до 15—20 % б-феррита). Наиболее стабильными являются стали
типа Х18Н11 и Х18Н12, сохраняющие при высокотемпературном
нагреве практически чисто аустенитную структуру.
В лабораторных условиях влияние б-феррита на технологиче-
скую пластичность выявляется прежде всего испытаниями на скру-
чивание по показателю п — числу оборотов до разрушения. На
рис. 46 показано изменение данного параметра в зависимости от
температуры для стали 12Х18Н9Т, имеющей чисто аустенитную
структуру и до 45 % б-феррита. Представленные данные демон-
стрируют явное преимущество стали с однофазной структурой.
Содержание б-феррита в сталях типа Х18Н10 ограничивают
с помощью регулирования соотношения между хромом и никелем,
а также углеродом и титаном. Например, в практике ряда металлур-
гических предприятий при производстве стали 12Х18Н10Т обеспе-
чивается соотношение Сг : Ni не более 1,8, что соответствует со-
держанию примерно 15 % б-феррита в ее структуре, так как пре-
вышение указанного отношения приводит к образованию рванин
при горячей прокатке.
В пределах марочного состава в сталях типа Х18Н10 хром, ни-
кель, углерод, азот способствуют понижению температуры мартен-
ситного превращения, вызываемого охлаждением или пластиче-
ской деформацией. Влияние титана и ниобия может быть двояким.
Находясь в твердом растворе, оба элемента повышают стабильность
аустенита в отношении мартенситного превращения. Если титан
и ниобий связаны в карбонитриды, то результатом этого может
быть некоторое повышение температуры мартенситного превраще-
ния вследствие обеднения аустенита сильными стабилизаторами,
которыми являются углерод и азот.
88
Рис 47 Влияние никеля иа
структуру стали с 0,03 % С и
18 % Сг после различной об-
работки; предварительная обра-
ботка — закалка с 1050 °C в
воде:
1 — простое охлаждение (Ми)»
пластическая деформация иа
30 % при комнатной температу-
ре (М^); 2 — простое охлажде-
ние;*^— 30 %-иая пластическая
деформация при различиых£тем-
пературах
Рис 48. Механические свойства стали с 0,03 % С и 18 % Сг и различным содержанием
никеля при 20 (а), — 196 (б) и — 253 °C (в); термическая обработка; закалка с 1050 °C
в воде
Рис 49 Анодные потенциодииами-
ческне кривые сталей 03Х18Н10
(/), 10X18HI0T (2) и 10Х18Н10Б
(3) (кипящая 3,4-и HaSOJCJL М.
Колотыркин, В. М Кияжева)
89
-Рассматривая всю группу хромоникелевых сталей типа 18-10,
представленных в ГОСТ 5632—/2, можно видеть, что их склонность
к мартенситному превращению при охлаждении и пластической
Деформации может существенно различаться (рис. 47).
Температуры точек /Ин для сталей 03Х18Н8 и 03Х18Н10 раз-
личаются примерно на 130 °C, составляя для указанных сталей
соответственно —60 и —196 °C. Температура точки /Ин для стали
03Х18Н12 составляет около —250 °C.
г
Рис 50 Принципиальная схема термической обработки нестабилизированной (а) и ста-
билизированной (б) стали типа Х18Н10 после сенсибилизации:
I — закалка; II —* стабилизирующий отжиг
Пластическая деформация интенсифицирует мартенситное пре-
вращение. Температура точек Md для сталей 03Х18Н8, 03Х18Н10
и 03Х18Н12 составляет соответственно 120, 100 и 20 °C.
Разница в структуре в интервале температур от высоких до
криогенных проявляется в различии механических свойств между
отдельными плавками или марками сталей группы 18-10; это видно
из рассмотрения влияния одного из легирующих элементов — ни-
келя (рис. 48).
Присутствие в стали 6-феррита понижает температуру мартен-
ситного превращения, что является результатом перераспределе-
ния легирующих элементов между аустенитом и 6-ферритом.
Стали типа 18-10 обладают потенциодинамической кривой, ти-
пичной для пассивирующихся материалов (рис. 49). Наилучшими
показателями обладает сталь 03Х18Н10. Введение титана несколько
90
облегчает переход стали в пассивное состояние. Вместе с тем у стали
с титаном уменьшена область оптимальной запассивированности.
При потенциале 0,5—0,8 В наблюдается увеличение скорости раст-
ворения, которое является следствием малой стойкости карбидов
титана. Сталь с ниобием занимает промежуточное положение по
стойкости в пассивной области между двумя другими рассмотрен-
ными материалами.
На рис. 50 показана принципиальная схема термической обра-
ботки сталей типа 18-10 нестабилизированных и стабилизированных
титаном или ниобием. Имеется в виду, что предшествующая обра-
ботка привела к склонности стали или сварного соединения к меж-
кристаллитной коррозии, наклепу и т. д. Для обеих групп сталей
принципиально возможны два вида термической обработки: за-
калка и стабилизирующий отжиг.
В нестабилизированных аустенитных хромоникелевых сталях
под закалкой (Т) понимают нагрев выше температуры растворения
карбидов хрома (Тр) и достаточно быстрое охлаждение, фиксирую-
щее гомогенный у-твердый раствор. Как видно из рис. 7, темпера-
тура Тр зависит от количества углерода в стали, возрастая с повы-
шением его содержания. В соответствии с этим низкоуглеродистые
стали закаливаются с более низких температур, чем высокоугле-
родистые В целом температуру закалки (4) выбирают из расчета
полного растворения карбидов хрома, снятия внутренних напря-
жений и предупреждения чрезмерного роста аустенитного зерна;
она составляет в зависимости от содержания углерода 900—1100 °C.
Для низкоуглеродистых сталей разница между температурами 4
и Тр больше, чем для высокоуглеродистых. Это объясняется прак-
тическими соображениями, причем имеется в виду ускорение про-
цессов растворения карбидной фазы и рекристаллизации.
Выдержка металла' при температуре закалки довольно кратко-
временна. Например, для листового материала суммарное время
нагрева и выдержки при нагреве до 1000—1050 °C обычно выбирают
из расчета 1—3 мин на 1 мм толщины. Охлаждение с температуры
закалки должно быть быстрым. Для нестабилизированных сталей
с содержанием углерода более 0,03 % применяют охлаждение
в воде. Стали с меньшим содержанием углерода, используемые для
изготовления деталей небольшого сечения, допускается охлаждать
на воздухе
Для стабилизированных сталей закалку проводят прежде всего
для растворения карбидов хрома, и ее следует осуществлять также
'с температур выше Тр. Однако в данном случае ее проводят из об-
ласти у + Me С, где Me С-— специальный карбид титана или нио-
бия. Для стабилизированных сталей температура закалки мало
зависит от содержания углерода, так как большая часть его даже
при сенсибилизации продолжает быть связана в специальные кар-
биды. Для этих сталей температурный интервал закалки выбирают
в диапазоне 1000—1100 °C. Дальнейшее повышение температуры
91
закалки вредно, так как создаются условия для активного роста
зерна и растворения специальных карбидов. Стабилизированные
стали допускают охлаждение с температуры закалки в воде или
на воздухе
Закалка является эффективным средством предупреждения меж-
кристаллитной коррозии и придания стали оптимального сочета-
ния механических^ и коррозионных свойств. Однако она не всегда
удобна при проведении термической обработки крупногабаритных
и сложных, особенно сварных деталей и конструкций. Высокая
температура нагрева и необходимость достаточно быстрого охлаж-
500 500 500 t°C
Рис 52 Содержание хрома в аустените
на границе раздела фаз карбид — аусте-
нит в зависимости от температуры;
1 — 0,10, 2 — 0,08, 3 — 0,05; 4 — 0,04;
5 — 0,02 % С
I
Рис 51 Влияние содержания углерода в
нестабилизиров^нной стали типа Х18Н10
Ча максимальную температуру проявления
межкристаллитной коррозии (^тах), тем-
пературу растворения карбидов МегзСв
(Тр)_и температуру закалки (t3)
дения в этих случаях может привести к короблению и поводке
изделий. В этих случаях часто применяют стабилизирующий от-
жиг, который проводят при более низких температурах.
Если закалка предполагает полное растворение карбидов хрома,
то при стабилизирующем отжиге их переводят в неопасное для меж-
кристаллитной коррозии состояние (нестабилизированные стали)
или осуществляют перевод их в специальные карбиды (стабилизи-
рованные стали).
В нестабилизированных сталях отжиг проводят при температу-
рах между Тр и Тшах (рис. 51). В интервале Ур— в структуре
стали по границам зерен присутствуют карбиды хрома. Однако
склонность к межкристаллитной коррозии отсутствует. Наличие
этого интервала связано с определенной температурной зависи-
мостью равновесного содержания хрома на границе карбид — аусте-
нит. Если, например, для протекания межкристаллитной коррозии
необходимо обеднение границы до 13 % Сг, тогда подобная кон-
центрация может быть получена только по достижении определен-
ной температуры, выше которой концентрация хрома на границе
раздела фаз будет превышать заданную.
92
Величина интервала 7Р—7\пах в первую очередь зависит от со-
держания хрома в стали и увеличивается с повышением его кон-
центрации и в меньшей степени зависит от содержания в твердом
растворе углерода. Вместе с тем, как следует из рис 52, темпера-
тура стабилизирующего отжига определяется содержанием углерода.
В стабилизированных сталях отжиг преследует цель перевести
углерод из карбидов хрома в специальные карбиды титана или нио-
бия, высвободив таким образом хром, необходимый для создания'
определенного уровня коррозионной стойкости. Обычно темпера-
туру отжига выбирают в зоне наиболее активного выделения спе-
циальных карбидов, что на практике составляет 850—950 °C.
Охлаждение после отжига нестабилизированных сталей должно
быть достаточно быстрым во избежание выделения дополнительных
порций карбидов хрома и смещения равновесной концентрации
хрома на границе раздела карбид — аустенит в сторону меньших
концентраций.
Для стабилизированных сталей после отжига допускаются зна-
чительно меньшие скорости охлаждения.
Практика показывает, что применение стабилизирующего от-
жига более эффективно для сталей, легированных титаном или нио-
бием, по сравнению с нестабилизированными, особенно низкоугле-
родистыми. Продолжительность выдержки при отжиге стабилизи-
рованных и нестабилизированных сталей составляет обычно 2—4 ч.
Необходимо иметь в виду, что рассмотрено влияние отжига
в случае межкристаллитной коррозии, возникающей в результате
обеднения приграничных зон хромом. Уже было отмечено, что при
контакте хромоникелевой стали с кипящей 55—65 %-ной азотной
кислотой с наибольшей скоростью растворяются выделения кар-
бидов хрома и специальных карбидов. Для этого вида коррозии
использование стабилизирующего отжига может оказать даже от-
рицательное влияние
Способность к пассивации обеспечивает сталям типа 18-10 до-
статочно высокую стойкость в азотной кислоте. Например, стали
12Х18Н10Т, 12Х18Н12Б, 02Х18Н11 имеют первый балл стойкости
в 65 %-ной и 80 %-ной азотной кислоте при температурах соот-
ветственно по 85 и 65 °C; 100 %-ной серной кислоте при темпера-
туре до 70 °C; смеси азотной и серной кислот (25 %-ная HNO3) +
+ 70 %-ная H2SO4; 10 %-ная HNO3 + 60 %-ная H2SO4) при
60 °C; 40 %-ной фосфорной кислоты при 100 °C
Стали имеют первый балл стойкости в растворах органических
кислот: 70 %-ной уксусной Кислоте при /Кип,‘ 50 %-ной лимонной
кислоте при 4НП;1 10 %-ной муравьиной кислоте при 100 °C, а
также в 25 %-ной щелочи КОН при /кип и 50 %-ной щелочи NaOH
при 120 °C. Стали Х19Н10 характеризуются высокой стойкостью
в атмосферных условиях — промышленной, сельской, тропиче-
ской и морской атмосферах (в последнем случае проявляется склон-
ность к питтинговой коррозии).
93
ТАБЛИЦА 47
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав> МПа сто,2> МПа б8, % 1 1
Сталь 12Х18Н9
Лист толстый ГОСТ 7350—77 530 (509) 216 1381 -
ТУ 14-1-3108—80 ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—8 4
ТУ 14-1-1749—76 540 220 38
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 550 (520) — 35 —
ТУ 14-1-3199—81 550 280 40
ТУ 14-1-2186—77 560 — 35 —
Лента- ТУ 14-1-2905—80 ГОСТ 4986—78 550—650 — 35 —
М . 540 (540) — 35 —
ПН 800 (750) — 15 —
н 1000 (1000) — 5 —
вн 1150 (1150) — 3 —
Лента и подкат ТУ 14-1-3194—81 1500 — 3 —
ТУ 14-1-3386—82 600 (750) — 30 —
ТУ 14-1-3166—81 570 — 35 —
ТУ 14-1-3504—82 ТУ-14-1-2349—78 1300 (0,14) По ГОС 1200 (0,89) 1Т 5582—75 — —
ТУ 14-1-3165—81 880 530 25 —
ТУ 14-1-2014—77 1150 — 3 —
ТУ 14-1-3652—83 540—720 — 37 —
Сорт ГОСТ 5949—75 500 (480) 200 45 55
ТУ 14-1-1966—77 1550 200 40 55
Трубы горячеде- формированные ГОСТ 9940—81 529 (529) — 40 —.
То же, холодно- и теплодеформиро- ванные ГОСТ 9941—81 549 (510) — 37 —
Проволока ГОСТ 18143—72 Сталь 17Х 600 (900) 18Н9 — 20 —
Лист толстый ГОСТ 7350—77 588 265 35
То же, тонкий Лента ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-4028—75 ГОСТ 4986—78 600 По ГОС ГОСТ 71 Г 5582—84, 150—77 35 —
М 580 34 34 —
ПН 800 — 15 —
н 1000 — 5 —
вн Лента и подкат ТУ 14-1-3301—82 1150 По ГОС' Г 5582—75 3 —
Сорт ГОСТ 5949—75 580 220 40 55
Трубы 'орячеде- формированные ГОСТ 8940—81 568 — 35 —
То же, холодно- и теплодеформиро- ванные ГОСТ 9941—81 568 — 40 —
Проволока ГОСТ 18143—72 600—900 — 20 —
Примечание ВН—высокой агартов ан М—лента мягкая, Н—н ная, в скобках указаны с агартованная; ПЕ войства стали 08Х —полунагарто 18Н10Т ваиг ая,
94
~ ТАБЛИЦА 48
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 12Х18Н9 ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ПРУТОК ДИАМЕТРОМ 20 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА
С 1050 °C В ВОДУ)
*исп’ °С ав, МПа бб, % ф, % кси, Дж/м3 п мкр, Нм
800 122 57,2 69,5 252 11 38
900 69 64,8 66,1 216 25 31
1000 39 56,1 60,4 190 43 20
1100 31 63,8 59,6 143 48 12
1200 16 44,5 70,9 122 62 710
1300 — — — 106 59 130
ТАБЛИЦА 49
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ I2XI8H9 ПРИ НИЗКИХ
И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
i, °C ств’ МПа СТ0,2’ МПа б5, % Ф, % f, °C ств’ МПа СТ0,2’ МПа §5» % ф, %
—196 1770 430 40 61' 650 380 100 33 40
—183 1820 410 37 61 760 210 100 17 18
—70 1290 350 46 67 870 140 70 19 27
20 600 240 64 74
П р имечание. Термическая обработка: закалка с 1050 °C в воде, прутки диа-
метром 25 мм.
ТАБЛИЦА 50
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 12Х18Н9 В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % ав, МПа СТ0,2' МПа 6s. %
0 83Й 500 67
10 950 750 45
20 1050 900 38
30 1150 1030 25
Степень обжатия, % ав, МПа СТ0,2’ МПа 6е, %
40 1230 1140 21
50 1300 1220 18
60 1350 1280 17
70 1400 1350 12
2. СТАЛИ 12Х18Н9 И 17Х18Н9
Применение. Стали 12Х18Н9 и 17Х18Н9 применяют в основном
в виде холоднокатаного листа или ленты для тонкостенных кон-
струкций, свариваемых, как правило, точечной сваркой, а также
для изделий, которые могут быть подвергнуты после сварки терми-
ческой обработке.
В закаленном состоянии стали 12Х18Н9 и 17Х18Н9 по корро-
зионной стойкости близки сталям типа 12Х18Н10Т, а по прочности
несколько превышают их.
95
ТАБЛИЦА 51
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 12Х18Н9 ПОСЛЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ДЕФОРМАЦИИ ПРИ —196 °C
Обработка *исп> °с ов, МПа а”, МПа сто,2’ МПа KCU, Дж/м2 КСТ, Дж/м2
Режим 1 20 620 400 200 160
—196 1600 670 380 220 —
—253 1550 650 500 200 110
Режим 2 20 1000 1020 630 90
—196 1820 1320 1000 110 —
—253 1950 1330 1050 ЦО 50
Режим 3 20 1320 1450 1220 70 —
—196 2030 1820 1700 70 —
—253 2100 1810 1800 70 30
Режим 4 20 1620 1600 1580 60 20
—196 2080 2000 2100 50 10
—253 2100 1800 2080 40 10
Примечание. 1. предел прочности образцов с надрезом радиусом 20 мкм;
после охлаждения при —196 °C образцы подвергали отпуску при 350 °C в течение 1 ч
2. Режим 1—закалка с 1080 °C; режим 2—закалка с 1080 °C, упрочнение при напряже!
ииях 0,4а~196 (деформация 8 %, 45 % a-фазы); режим 3—закалка с 1080 °C, упрочнение
1АС
при 0,9ав (деформация 23 %, 89 % a-фазы); режим 4—закалка с 1080 °C, упрочнение
при 1,2а~196 (деформация 41 %; 95 % а-фазы). ’
----------7---------------------------------------------------
ТАБЛИЦА 52
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 12Х18Н9 В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ
ДЕФОРМАЦИИ (ПРУТОК ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА:
ЗАКАЛКА С 1000 °C В ВОДЕ)
8 , С-1 *исп> °С ав, МПа . сто,2’ МПа б., % О Ф, %
10-1 20 600 58,5 75
800 <»242 — 46,0 76,8
1000 101 — 84,6 94,9
1200 47 — 86,1 90
10~3 —196 1430 440 46,5 63,5
20 630 292 69 82
1000 52 37 80 53
1050 43 32 72 55,5
1100 33 23 68,5 63
1150 25 16 53 71,5
1200 22 15 55 74,5
Химический состав, % (по массе): С < 0,12 (12Х18Н9), С
0,13—0,21 (17Х18Н9); Si < 0,8, Мп < 2,0; Сг 17,0—19,0; Ni 8,0—
10,0; S < 0,0*20; Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72).
Структура. Обе стали относятся к аустенитному классу. При
нагреве в области 700—750 °C в сталях выделяются карбиды хрома
96
ТАБЛИЦА S3
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (М, УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВ-
ЛЕНИЕ (р), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
t, °C X, Вт/(м °C) 10а р 10”®, Ом м Температурный интервал, °C а 10-с, 1/°С
Сталь 12Х18Н9
20 0,159 0,71 — 16,0
100 0,163 0,74 20—100 16,0
200 0,180 0,82 20—200 17,0
300 0,189 0,89 20—300 17,5
400 0,201 0,95 20—400 17,9
500 0,214 1,00 20—500 18,5
600 0,239 1,б5 20—600 18,6
700 0,256 1,09 20—700 18,9
800 0,268 — 20—800 19,1
900 0,268 — 20—900 19,3
1000 0,281 — 20—1000 19,5
Сталь 17Х18Н9*1
20 0,176 0,72 —
100 0,189 0,73 20—100 —
200 0,201 0,85 20—200 —
300 0,210 0,92 20—300 —
400 0,222 0,97 20—400 —
500 0,235 1,03 20—500 —
600' 0,247 1,08 20—600 ——
700 0,260 1,11 20—700 —
800 0,268 1,15 20—800 —
900 0,281 1,18 20—900 —
Значение а 10"а близко к этому значению для стали 12Х18Н9
типа Сг23С6. Инкубационный период выделения карбидов весьма
незначителен и определяется минутами. Это приводит к появлению
склонности к межкристаллитной коррозии и охрупчиванию
(табл. 47).
Коррозионная, стойкость. По ГОСТ 7350—77, ГОСТ 5582—75,
ГОСТ 4986—78, ГОСТ 5949—75, ГОСТ 18143—72, ГОСТ 9940—72
и ГОСТ 9941—72, сталь 12Х18Н9 не должна быть склонной к меж-
кристаллитной коррозии после испытания по методу AM и АМУ
ГОСТ 6032—-84 с продолжительностью выдержки в контрольном
растворе соответственно 15 и 8 й Испытания стали 12Х18Н9 про-
водят на образцах в состоянии поставки в соответствии с норма-
тивно-технической документацией, но без провоцирующего нагрева
(табл. 48).
Для стали 17Х18Н9 испытания на межкристаллитную коррозию
ГОСТ 6032—-84 не предусмотрены.
4 Заказ № 1127 97
ТАБЛИЦА 54
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Сталь 12Х18Н9
Лист толстый ГОСТ 7350—77 сз
ТУ 14-1-3108—80 (ОП) ' h = 3,0—4,2, Ь = 500 и 1000
ТУ 14 1-1749 (ВД) h = 4—11, Ь = 710—1000, 1 = 2000
ТУ 14-1-2476—78 (ВД, Ш) h = 0,7—6,0
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 СЗ
ТУ 14-1-3199—81 h =-0,5—3,0
ТУ 14-1-1517—76 (полоса) h = 3,5—3,9, b = 1000
ТУ 14-1-2186—77 h = 0,8—3,9
ТУ 14-1-2476—78 h = 0,7—6,0
ТУ 14-1-2905—80 h = 0,8—2,5
ТУ 14 1-1750—76 (ВД) h = 0,8—4,0, b = 710— 1000, / = 2000
Лента и подкат ГОСТ 4986—79 C3
ТУ 14-1-3194—81 (Ш, ВД, ВИ) h = 0,8—0,2
ТУ 14-1-3386—82 (ОП) h = 0,2, 0,25, 0,5, b = 20— 400
ТУ 14-1-3166—81 h = 0,7—1,5, b = 400
ТУ 14-1-3504—82 h = 0,14—0,89, b = 21—29
ТУ 14-1-1370—75, ГОСТ 4986—70 h = 0,5—1,0, b = 400
ТУ 14-1-2349—78 h = 3,5—3,9
ТУ 14-1-3165—81 6=1,0; 1,3, 6=75—130
ТУ 14-1-2014—77 6= 0,075—0,135, 6 = = 120, 22,3, 16,0, 15,0
ТУ 14 1 3652—83 6= 0,40, 0,45, 0,50, 0,55, 0,65, 0,70, b = 400
Сорт ГОСТ 5949—75 сз
ТУ 14-1 1966—77 (ВД) d = 50
ТУ 14-1-377—72 —
ТУ 14-1-1406—75 —
Трубы горячедефор- мированные ГОСТ 9940—81 C3
То же, холодно и теплодефоруирован- ные ГОСТ 9941—81 C3
Прово чока ГОСТ 18143—72 Сталь 17Х18Н9 C.3
Лист толстый ГОСТ 7350—77 C3
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 C 3
ТУ 14 1 4028—85 6 = 1,5—2,0, 6= 150—200, I = 1000
ТУ 14 1-2696—79 —
ТУ 14-1-2186—77 6 = 0,8—3,9
ТУ 14 1-1206-74 6 = 0,8, b = 1000
98
Продолжение табл. 54
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лента и подкат У Сорт Трубы горячедефор- мированные То же, холодно- и теплодеформирован- ные Проволока ГОСТ 4986—79 ТУ 14-1-3249—81 (Ш, ВД, ВШ) ТУ 14-1-1940—76 ТУ 14-1-3301—82 ТУ 14-1-1370—75 ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-377—72 ТУ 14-1-2273—73 ГОСТ 9940—81 ГОСТ 9941—81 ГОСТ 18143—72 С 3 h = 2,0, b = 390 h = 0,25, & = 24 h = 0,5—1,8 h = 0,15—1,0, b = 400 С 3 СЗ С 3 С 3
Сталь 12Х18Н9 устойчива против окисления в воздушной среде
до 850 °C, а в атмосфере продуктов сгорания топлива —• до 750 °C;
сталь 17Х18Н9 в соответствующих условиях устойчива до 850
и 700 °C (табл 49—52).
Физические свойства Сталь 12Х18Н9 имеет плотность 7,92 х
X 10s кг/м3; сталь 17Х18Н9 — плотность 7,85-103 кг/м3 Удельная
теплоемкость стали 12Х18Н9 составляет 0,512 при 50—100 °C;
0,529 при 100—200 °C; 0,546 при 200—300 °C; 0,567 при 300—
40(J °C; 0,592 при 400—500 °C; 0,638 при 500—600 °C; 0,630 при
600—700 °C; 0,642 при 700—800 °C; 0,646 при 800—900 °C, 0,651 х
X 10s Дж/(кг-°С) при 900—1000 °C (табл 53, 54)
3. СТАЛИ 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т
Т^шменение. Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т применяют в качестве
йЗррозионностойкого, жаростойкого и жаропрочного материала
Стали используют в сварных конструкциях, работающих в контакте
с азотной кислотой й другими средами окислительного характера,
некоторых органических кислотах средних концентраций, органи-
ческих растворителях, атмосферных условиях и т д
Из сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т изготавливают емкостное,
теплообменное и реакционное оборудование
Стали 12Х18Н10Т и 12Х/18Н9Т используют для сварных кон-
струкций в криогенной технике при температуре до —269 °C
Химический состав, % (по массе): С < 0,12; Si < 0,8; Мп < 2,0;
Сг 17,0—19,0; Ni 9,0—11,0 (12Х18Н10Т); Ni 8,0—9,5 (12Х18Н9Т);
S < 0,020, Р < 0,035; Ti = (5-С—0,8) (ГОСТ 5632—72)
« Структура В зависимости от соотношения хрома и никеля обе
стали могут иметь при нагреве под горячую пластическую дёформа-
4* 99
цию или закалку либо чисто аустенитную, либо аустенитно-фер-
ритную структуру. Сталь 12Х18Н9Т в силу меньшего содержания
никеля в большей степени склонна к образованию двухфазной
структуры Кроме содержания основных* легирующих элементов,
необходимо учитывать в стали присутствие таких элементов, как
кремний, титан и алюминий, эффективно способствующих образо-
ванию 6-феррита.
Образование 6-феррита в сталях снижает технологичность при
горячей пластической деформации. При нагреве в интервале 1150—
ТАБЛИЦА 55
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам
Полуфабрикат гост ав, МПа а0>2, МПа б8, % ф, %
Лист толстый ГОСТ 7350—77 530 (530) 216 (230) 38 (38)
То же, тонкий Лента мягкая ГОСТ 5582—75 540 200 40 —
ГОСТ 4986—79 540 — 35 —
Сорт гост 5949—75 520 (550) 200 40 55
Трубы горячеде- формированные гост 9940—81 529 216 40 —
То же, холодно- и теплодеформиро- ванные гост 9941—81 549 216 35 —г
Проволока гост 18143—72 550—900 (600—900) — 55—90 (60—90) —
Примечание В случае различия в свойствах в скобках указаны свойства стали
12Х18Н9Т.
1200 °C и неблагоприятном соотношении феррито- и аустенитообра-
зующих элементов сталь 12Х18Н9Т может содержать до 35—40,
а сталь 12Х18Н10Т до 20—25 % 6-феррита. Кроме названных струк-
турных составляющих, обе стали содержат первичные карбонитриды'
титана, количество которых зависит от содержания в стали угле-
рода и азота. При высокотемпературном нагреве карбонитриды ти-
тана имеют тенденцию к растворению, но даже при 1300 °C часть
их остается нерастворенной (табл. 55).
При нагреве стали в интервале 500—800 °C происходит выделе-
ние карбидов
При нагреве в интервале 500—600 °C основной выделяющейся
фазой является карбид Сг23Се. При 700 °C наблюдается одновре-
менно выпадение карбидов хрома и карбидов титана. При 800 °C
основной фазой являются карбиды титана.
Стабилизация сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т значительно
уменьшает их склонность к межкристаллитной коррозии. При тем-
пературах минимальной стойкости (650 °C) межкристаллитная кор-
розия не возникает даже после выдержки в течение 20 ч.
100
При наличии в структуре сталей 6-феррита последний после
длительного нагрева при 700—800 °C претерпевает распад на аусте-
нит с образованием а-фазы.
В результате глубокого охлаждения стали 12Х18Н10Т и
12Х18Н9Т подвергаются мартенситному превращению. При этом
температура точки Л4Н находится около —196 °C, температура
точки Л4К составляет 50 °C. Таким образом, в результате деформа-
ции при комнатной температуре стали имеют у -> сс-превращение.
Коррозионная стойкость. По ГОСТ 7350—77, ГОСТ 5582—84,
ГОСТ 4980—78, ГОСТ 5949—75 *, ГОСТ 18143—72, ГОСТ 9940—72
и ГОСТ 9941—72 стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т должны быть
держки в контрольном растворе соответственно 15 и 8 ч (кроме
ГОСТ 5582—75, ГОСТ 4986—78, ГОСТ 9940—72 и ГОСТ 9941—72
относительно стали 12Х18Н9Т). Испытания проводят после прово-
цирующего нагрева при 650 °C в течение 1 ч. При непрерывной
работе стали устойчивы против окисления на воздухе и в атмосфере
продуктов сгорания топлива при температуре до 900 °C и при ра-
боте в условиях теплосмен до 800 °£.
После испытаний в течение 100 ч в воздушной среде при различ-
ных температурах привес-(Р) составляет:
Р, г/(м2-ч) . . 0,33 0,20 1,2 3,3—9
Л °C....... 800 900 1000 1100
Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т обладают достаточно высокой
жаростойкостью при 600—800 °C (рис. 53). При 650 °C и выше
наилучшая жаростойкость наблюдается при крупном зерне, что
обеспечивается закалкой с температур 1040—1100 °C. При более
низких рабочих температурах рекомендуется применять мелкозер-
нистый материал.
Физические свойства. Плотность 7,9-103 кг/м3.
Сварка. Стали 12Х18Н10Т и 12X18Н9Т хорошо свариваются
всеми видами ручной и автоматической сварки.
В случае применения автоматической сварки под флюсом с ме-
таллическими гранулированными материалами НИИхиммаш ре-
комендует применять сварочную проволоку Св-05Х20Н9ФБС и
флюс АН-26, а также проволоку из сталей Св-07Х19Н10Б или
Св-07Х18Н9ТЮ с флюсом АН-18 при эксплуатации сварных сое-
101
ТАБЛИЦА 56
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 12Х18Н9Т ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
wc <?в, МПа бб, % ф, % КС У, Дл/м3 / га, об Мкр, Н м
Содержание 6-фазы после термической обработки не более 3 %
900 91 36,3 69,6 236 — —
1000 55 43,0 71,6 206 59 31
'1050 - 1 — 74 28
1100 38 37,0 70,6 151 67 23
1150 29 49,6 82,4 143 75 23
1200 18 76,7 98,0 100 61 19
1250 —' .— — — 58 18
Содержание 6-фазы после термической обработки 35— 40 %
900 84 34,8 61,4 244 — —-
1000 44 38,3 68,8 235 —
1050 — — -— — 21 31
1100 29 57,5 74,0 191 19 30
1150 19 68,0 82,4 167 21 24
1200 18 52,6 72,4 140 13 20
1250 — — — — 16 17
Прим е ч а и и е Те рмическая о бработка з акалка с 1150 °( в воде, выдержка 20 мин
z » ТАБЛИЦА 57
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ СТАЛИ 12Х18Н9Т
*исп- °с (Тв, МПа Oq 2- МПа вб, % ф, И КСU, Дж/м3
Закалка с 1050 °C в воде (прутки диаметром 18—25 мм)
—253 1790 600 25 — 120
—196 1610 460 38 56 200
-70 ИЗО 360 40 64 250
20 620 280 41 63 250
300 460 200 31 65 —
400 450 180 31 65 —
500 450 180 29 65 —
600 400 180 25 61 —
700 280 160 26 59 —
800 180 ‘ 100 35 69 —
Нагартовка со степенью холодной пластической-деформаиии 60 %
(лист толщиной 2 мм)
—253 1760 1530 24 — —
—196 1770 1530 32 •— —
—70 1450 1390 10 .— —
20 1330 1290 10 — —
300 1080 970 6 — —
500 870 780 10 .— —
700 420 360 29 —' —
102
ТАБЛИЦА 58
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СТАЛИ
12Х18Н10Т (ЛИСТ, ИСХОДНАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА
С 1050 °C В ВОДЕ)
Степень обжатия, % Сен- °С ав, МПа (?0 2» МПа б5, « д, (мк Тл м)/А
0 20 660 290 58 1,25
60 —20 1330 1200 10 14,5
60 —70 1450 1390 10 —
60 —196 1770 1530 —— —X
60 —253 1880 1530 — —.
30 20 950 900 12 MX
70 20 1250 1150 3 —‘
ТАБЛИЦА 59
МЕХАНИЧЕСКИЕлСВОЙСТВА ТОНКОЛИСТОВОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т
(гиадр = 0,01-0,025 мим, Кт=16,3)
Термическая обработка t, °C МПа а0,2- МПа <1° В' в 6В, % кси, Дж/м2 КСТ, ДЖ/М2
Закалка1 с 1100 °C на 20 650 260 0,8 46 210 90
воздухе —196 1470 470 0,47 37 250 70
—253 1532 540 0,50 26 230 60
Нагартовка2 прокат- 20 1330 1200 — 10 50 20
кой на 60 % при 20 °C —196 1770 1530 1 1 32 60 20
—253 1840 1630 — 24 80 20
Примечание а” — временное сопротивление образцов с надрезом (Кт== 18,3)
Толщина листа 2,5 мкм 3 Толщина листа 2,0 мкм
динений до 350 °C без термической обработки. Последний вариант
сварочных материалов может быть использован при работе сварных
соединений в интервале 350—600 °C. При этом после сварки при-
меняют стабилизирующий отжиг при 850—875 °C Прихватку и
ручную подварку рекомендуется проводить электродами типа
ЭА-15 (ГОСТ 10052—75) с присадочной проволокой из сталей
Св-05Х20Н9ФБС, Св-07Х18Н9ТЮ или Св-07Х19Н10Б.
Для обычной автоматической сварки под флюсами АН-26,
АН-18 и аргонодуговой сварки используют проволоку
Св-08Х19Н10Б, Св-04Х22Н10БТ, Св-05Х20Н9ФБС и
Св-06Х21Н7БТ, а для ручной — электроды типа ЭА-1Ф2 марок
ГЛ-2, ЦЛ-2Б2, ЭА-606/11 с проволокой Св-05Х19Н9ФЗС2,
Св-08Х19Н9Ф2С2 и Св-05Х19Н9ФЗС2 (табл. 56—63).
103
ТАБЛИЦА 60
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРНУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ
СТАЛЕЙ
Марка стали Термообработка N1, % Изменение количества a-фазы при температуре
—50 —70 —196 —253
12Х18Н9Т Закалка с 1050 °C, воз- 8,1 9,7 13,9 21 19,6
ДУХ 8,4 6,2 8,4 13 —
8,7 3,2 7,3 10,1
12Х18Н10Т То же 9,2 0 —0,2 0,1 —0,1
9,4 —0,1 0 0 —0,2
12Х18Н9Т Огжиг при 850 °C, 3 ч, 8,1 9,3 27,2 28,0 23,4
воздух 8,4 8,0 11,2 17,0 —
8,7 4,0 6,4 13,0 —
12Х18Н10Т То же 9,2 —0,5 -0,6 0,7 0
9,4 0 0 -0,2 0,2
Пре д о л ж е н и е т а б л. 60
Марка стали Относительное изменение длины, %, при температурах, °C
—50 —70 —196 —254
12Х18Н9Т, 0,021 0,075 0,176 0,170
0,017 0,03 0,086 —
0,015 0,02 0,062 —
12Х18Н10Т 0,008 —0,008 —0,006 —0,008
0 —0,006 — 0
12Х18Н9Т 0,201 0,310 0,346 0,286
0,102 0,115 0,134 —
0,026 0,052 0,082 —
12Х18Н10Т —0,002 —0,001 0,001 —
0 —0,001 —0,006 —0,007
Примечание. Обработку холодом после термической обработки проводили в те-
чение 4 ч;'линейные размеры цилиндрических образцов длиной 50 мм и диаметром 15 мм,
а также количество магнитной a-фазы замеряли до обработки холодом при комнатной
температуре, а также после обработки холодом и отогрева до комнатной температуры;
таким образом, фиксировали только необратимые изменения.
Проволоку Св-08Х20Н9С2БТЮ рекомендуют для ручной и ав-
томатической сварки в защитном газе.
Кроме того, для ручной электродуговой сварки могут быть ис-
пользованы электроды ЦЛ-11 и ЦЛ-9 с материалом стержня элек-
трода соответственно Св-07Х19Н10Б и Св-07Х25Н13. Оба типа
электрода обеспечивают стойкость металла шва против межкри-
сталлитной коррозии при контроле по методам AM и АМУ
(ГОСТ 6032—84) без провоцирующего нагрева. Сварные соедине-
ния, полученные электродами ЦЛ-11 и ЦЛ-9, имеют соответственно
следующие механические свойства (не менее): <тв = 550 и 600 МПа,
6 = 22 и 25 %, KCU = 80 и 70 Дж/м2.
104
- ТАБЛИЦА 61
ПРЕДЕЛ УСТАЛОСТИ <Т_г СТАЛИ 12Х18Н10Т ПРИ 20 И — 196 °C
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЧАСТОТЫ НАГРУЖЕНИЯ
Тип образца t, °C МПа, при частотах нагружения
16 Гц 3 кГц
Гладкие 20 205 360
—196 410 510
С надрезом 20 — 230
—196 — 320 -
С надрезом1 —20 ' — 150
—196 — 280
Примечание. При нагружении с частотой 3 кГц, — образцы трубчатые с тол-
щиной стеики 0,3 мм, с частотой 16 Гц — гладкие образцы диаметром рабочей части
7,5 мм. Коэффициент концентрации напряжений образцов с надрезом К =4. '
1 После нанесения надреза образцы для снятия напряжений подвергали повторной
термической обработке (закалке с 1000 °C).
ТАБЛИЦА 62
СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т,
ВЫПОЛНЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ
Толщина листа, мм Т ермообр аботка до сварки Способ сварки 1, °C МПа KCU, Дж/м2
5 Отжиг при 850 °C, Ручная электродуго- 20 650 100
3 ч вая электродами ЦЛ-11 —196 1300 55
—253 1620 55
Автоматическая под 20 600 120
флюсом АН-26 с присад- —196 1450 100
кой (12Х18Н10Т) —253 1620 90
Автоматическая в сре- 20 600 120
де аргона без присадки —196 1450 100
—253 1620 90
12 Состояние постав- Автоматическая под 20 600 150
ки (закалка флюсом1 —196 1500 60
с 1000—1050 °C) —253 1600 40
1 При 20 °C <т“ = 650 МПа, при —'196 “С — 850 МПа.
Применение указанных сварочных материалов обеспечивает вы-
сокую коррозионную стойкость к общей и межкристаллитной кор-
розии в 65 %-ной азотной кислоте при 70—80 °C. Однако сварные
соединения сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т могут проявлять в этой
среде склонность к ножевой коррозии.
Технологические параметры. Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т
обладают хорошей технологичностью при горячей пластической
105
ТАБЛИЦА 63
СВОЙСТВА ТОНКОЛИСТОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 3 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПЕРЕД СВАРКОЙ —
ЗАКАЛКА С 1100 °C НА ВОЗДУХЕ)
Вид соединения (сварки) i, °C ав, МПа (Tq 2» МПа б6, %
Основной металл 20 620 300 50
—196 1540 430 36
—253 1490 500 ___
—269 1520 500
Аргонодуговая (проволокой 08X21Н10Г6) 20 —196 590 1410 240 400 31 33
—253 1460 450 28
—269 1410 280 29
Электронно-лучевая 20 620 250 32
—196 1550 380 32
—253 1460 490 28
—269 1510 480 30
деформации Однако при горячей обработке сталей необходимо
принимать во внимание конкретный химический состав данной
плавки, имея в виду содержание 6-феррита. Особые меры предо-
сторожности следует принимать при деформации литого металла.
Во избежание образования неисправимых дефектов — рванин ре-
комендуются слитки сталей 12Х18Н1ЮТ и 12Х18Н9Т при содержа-
нии 20 % 6-феррита и более нагревать не выше 1240—1250 °C,
при содержании 16—19 %’ — не выше/ 1255 °C и при содержании
до 16 % до 1270 °C. Температурный интервал обработки давлением
деформированного металла составляет 1180—850 °C. Скорость на-
грева и охлаждения не лимитируется.
Сталь 12Х18Н9Т в связи с повышенным содержанием в струк-
туре 6-феррита не прокатывают на станах непрерывной прокатки.
В холодном состоянии обе стали допускают высокие степени
пластической деформации.
ТАБЛИЦА 64
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ В СООТВЕТСТВИИ
СО СПЕЦИАЛИЗАЦИЕЙ ЗАВОДОВ
Полуфабрикат гост Полуфабрикат ГОСТ
Лист толстый То же, тонкий Лента мягкая Сорт ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—75 ГОСТ 4986—79 ГОСТ 5949—75 Трубы горячедефор- мированные То же, холодно- и теплодеформирован- ные Проволока ГОСТ 9940—81 ГОСТ 9941—81 ГОСТ 18143—72
106
При использовании сталей 12Х18Ш0Т и 12Х18Н9Т в качестве
коррозионностойких материалов или в криогенной технике оба
материала закаливают с 1000—1070 °C в воде или на воздухе. Для
снятия напряжений и улучшения стойкости сварных соединений
кроме закалки сварные конструкции подвергают стабилизирую-
щему отжигу при 850—900 °C (табл. 64).
4. СТАЛЬ 08Х18Н10Т (ЭИ914)
Сталь 08Х18Н10Т по структуре, технологическим свойствам, слу-
жебным и физическим характеристикам близка сталям 12Х18Н10Т
и 12Х18Н9Т. От указанных марок она отличается несколько луч-
шей стойкостью сварных соединений против ножевой и межкри-
сталлитной коррозии (табл 65).
ТАБЛИЦА 65
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам и ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав> МПа а0,2 % в , % о Ч>> %
Лист то петый ГОСТ 7350—77 509 206 43
ТУ 14-1-394—72 ГОСТ 7350- -66
ТУ 14-1-2542—78 ГОСТ 7350- -77
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 520 — 40 —
ТУ 14-1-3874—84 520—650 290 50 —
ТУ 14-1-3199—81 550 280 40
ТУ 14-1-3485—82 520 — 40
ТУ 14-1-1546—75 540 — 37 __
Лента мягкая ГОСТ 4986—70 "540 40 40 —
Сорт ГОСТ 5949—75 500 200 40 55
ТУ 14-1-2787—79 500 210 40 55
ТУ 14-1-3564—83 ГОСТ 5949- -75
Трубы горячедефор- ГОСТ 9940—81 510 — 40 —
мированные
То же, холодно- и ГОСТ 9941—81 549 — 37 —
'теплодеформирован-
ные
При автоматической сварке под флюсами стали 08Х18Н10Т
обычно используют те же присадочные материалы, что и для ста-
•лей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т. Для ручной дуговой сварки рекомен-
дуются электроды ОЗЛ-14А, 03Л-36, ОЗЛ-7 (Св-01Х19Н9,
Св-02Х19Н9). Сварка электродами ОЗЛ-14А и 03Л-36 обеспечи-
вает стойкость металла шва против межкристаллитной коррозии
при испытании по методам AM и АМУ (ГОСТ 6032—84) с проводи-,
рующим нагревом при 650 °C в течение 1 ч, а сварка электродом
ОЗЛ-7 — стойкость против межкристаллитной коррозии по мето-
дам AM и АМУ без провоцирующего нагрева (табл. 66).
107
ТАБЛИЦА 66
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист ТОЛСТЫЙ ГОСТ 7350—77 ТУ 14-1-394—72 ТУ 14-1-2542—78 ТУ 14-1-3108—80 С 3 ГОСТ 19903—70 h = 4—20, Ь = 1000— 1600, 1 < 6,5
То же, топкий ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-3874—84 ТУ 14-1-3199—81 ТУ 14-1-3485—82 ТУ 14-1-1546—75 ТУ 14-1-3108—80 С 3 6=0,5—1,0, 6=810, 950, 1000 h = 0,5—3,0 h = 1,0—3,0; b = 1000 6 = 0,8—3,9
Лента ГОСТ 4986—70 с.з
Сорт ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-748—33 ТУ 14-1-2787—79 (ВД) ТУ 14-1-3564—83 ТУ 14-1-2165—77 (ВД) ТУ 14-1-2273—77 (полоса) С 3 h = 200—300 ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71, ГОСТ 4693—77, ГОСТ 1133—71 ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71, ГОСТ 4693—77 h = 3,5, Ь = 400—420
/ ТУ 14-1-3581—83 (ВД) ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71, ГОСТ 4693—77
Лента ГОСТ 4986—70 СЗ
Трубы горячедеформиро- ванные ГОСТ 9940—81 СЗ
То же, холодно-и тепло- деформированные4 ГОСТ 9941—81 СЗ
5. СТАЛЬ 08Х18Н12Б (ЭИ402)
Применение. Сталь 08Х18Н12Б применяют в качестве коррозион-
ностойкого, жаростойкого и жаропрочного материала.
Основное назначение стали 08Х18Н12Б — сварное оборудова-
ние для службы в контакте с азотной кислотой. Сталь 08Х18Н12Б
обладает более высокой стойкостью против ножевой коррозии по
сравнению со сталями типа 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т, стабилизиро-
ванных титаном.
Химический состав, % (по массе): С < 0,08; Si < 0,8; Mn <2,0;
Сг 17,0—19,0; Ni 11,0—13,0; Nb (Ю С— 1,1); S < 0,020;
Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72).
Структура. Сталь 08Х18Н12Б относится к аустенитному
классу. Отдельные плавки при неблагоприятном соотношении
аустенито- и ферритообразующих элементов при высокотемператур-
ном нагреве под пластическую деформацию или закалку могут
иметь в структуре небольшое содержание 6-феррита.
108
В интервале 500—800 °C в стали 08Х18Н12Б происходит выде-
ление карбонитридных фаз. При нагреве на 500 и 600 °C основной
карбидной фазой является соединение Cr2sCe. При 700 и 800 °C
превалирует карбонитрид Nb (CN). Однако скорость выделения
указанных фаз в стали 08Х18Н12Б невелика. После закалки стали
08Х18Н12Б (0,05 % С; 17,9 % Сг; 10,9 % N1; 0,54 % Nb) с 1100 °C
появление склонности к межкристаллитной коррозии, свидетельст-
вующее об образовании карбидной сетки, при нагреве при 500 °C
наблюдалось через 2000 ч, при 600 °C — через 100 ч. Нагрев стали
08Х18Н12Б при 700 и 800 °C продолжительностью до 10000 ч не
вызвал появления склонности к межкристаллитной коррозии.
При длительных выдержках в интервале 650—750 °C в стали
наблюдается выделение о-фазы.
Начало мартенситного превращения в стали 08Х18Н12Б при
охлаждении происходит при температуре ниже —-196 °C; темпера-
тура точки Md соответствует примерно 0 °C. Таким образом, хо-
лодная пластическая деформация стали при комнатной темпера-
туре не вызывает мартенситного превращения.
Коррозионная стойкость. Сталь 08Х18Н12Б должна быть стой-
кой к межкристаллитной коррозии после испытания по методам
AM и АМУ ГОСТ 6032—84 при продолжительности испытания
в контрольном растворе соответственно 24 и 8 ч. Испытание прово-
дят после провоцирующего нагрева при 650 °C в течение 1 ч
(табл. 67).
Сталь 08Х18Н12Б имеет коррозионную стойкость против но-
жевой коррозии, устойчива против окисления на воздухе до 900 °C
(табл. 68, 69).
Физический свойства. Плотность 7,9-10® кг/м®. Удельное элек-
тросопротивление (р) 0,8-10“® при 20 °C; 1,0-10“® при 400 °C;
ТАБЛИЦА 67
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ %- МПа ст0,2< МПа 6 , % о ф, %
Лист ТОЛСТЫЙ ГОСТ 7350—77 509 206 40
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 540 — 40 —
Сорт ГОСТ 5949—75 500 180 40 55
ТУ 14-1-656—73 450 — 50 60
Трубы горячедеформирован- ные ГОСТ 9940—81 510. — 38 —
То же, холодно- и теплоде- формированные ГОСТ 9941—81 529 — 27 —
Трубная заготовка ТУ 14-1-783—73 520 230 40 —
ТУ 14-1-565—84 380 — — 17
ТУ 14-1-416—72 520 — — 40
ТУ 14-1-790—73 520 230 40 —
109
‘ ТАБЛИЦА 68
ПРЕДЕЛЫ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ СТАЛИ 08Х18Н12Б
*исп- °С аюоо- МПа аюооо- МПа а0,1/10 000' МПа
540 158
600 230 160 130
650 120 70 —
700 100 40 27
760 — — 18
Примечание Термическая обработка закалка с 1100 °C в воде (прутки)
ТАБЛИЦА 69
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп- °С ав МПа 66, % ф, % KCU, Дж/м2 п, об
800 150 16,4 30,4 256
1000 54 42,0 67,5 179 —
1050 — — — — 35
1100 — — — — 36
1150 — — — 35
1200 20 54,3 85,7 105 49
1250 — — — ,— 41
1300 10 60,0 88,5 29 —
Примечание Термическая обработка закалка с 1100 °C в воде, прутки диамет
ром 18 мм химический состав % С 0,10, Si 0,6, Мп 1 05, Сг 18,0, N1 10,85, Nb 0 96
ТАБЛИЦА 70
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
°C ав, МПа ао,2> МПа 6t, % ф, % КС и, Дж/м2
Лист
—253 1610 1 450 I 40 80
—196 1370 1 350 1 42- 110—140
Сорт
—70 980 310 53 — 100—140
20 640 290 46 63 150
540 410 190 45 65 —
650 збо 180 44 67 —
700 290 170 52 74
760 260 — 23 40 —
815 230 — 22 46 —
870 180 — 25 39
Примечание Термическая обработка, закалка с 1100 °C в воде
ПО
ТАБЛИЦА 71
УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ (р), КОЭФФИЦИЕНТ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (%), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а)
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
t °C р, Ом м К, Вт/(м °C) Температурный интервал, °C а 10-е 1/»с
20 0,8
100 0,159 20—100 16,7
200 — 0,176 20—200 16,9
300 — 0,193 20—300 17,1
400 1,0 0,205 20—400 17,7
500 — 0,223 20—500 18,3
600 1,1 0,231 20—600 18,8
700 20—700 19,3
800 " 1,2 0,264 20—800 19,9
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 72
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры мм
Лист толстый То же, тонкий Сорт Трубы горячедеформирован ные То же, холодно- и теплоде- формированные Трубная заготовка ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—75 ГОСТ 5949—75 ТУ 14 1 656—73 ГОСТ 9940—81 ГОСТ 9941—81 ТУ 14 1 2559—78 ТУ 14 1 2583—78 ТУ 14 1 783—73 ТУ 14 1 565—84 ТУ 14 1-416—72 ТУ 14 1-790—73 С 3 С 3 С 3 h = 8—150, ft=20—85 СЗ С 3 d = 90—250 d = 90—180 d= 190, 200, 210, 216, 220 200 d = 200—250 d = 80—180
1,Ы0“® при 600 °C, 1,2-10“® Ом-м при 800 °C Удельная теплоем-
кость (с) 0,504-10s Дж/(кг-°С) при 20—100 °C
Сварка Для ручной электродуговой сварки стали 08Х18Н12Б
обычно используют электроды ЦЛ-11 с проволокой Св-07Х19Н10Б
или ОЗЛ-7 с проволокой Св-01Х19Н9 или Св-02Х19Н9 Оба типа
электрода обеспечивают высокую стойкость сварного соединения
к общей и межкристаллитной коррозии При сварке обоими элек-
тродами сварное соединение имеет следующие механические свой-
ства (не менее): ав = 550 МПа, 6 = 22 %, KCU = 80 Дж/м2 При
работе сварного соединений при повышенных ^температурах (до
750 °C), например в нефтеперерабатывающей промышленности,
применяют электроды Л-39 с проволокой Св-04Х19Н9 и
Св-06Х19Н9Т Для работы до 600 °C с одновременным присутст-
111
вием агрессивных сред применяют электроды Л-40М с проволокой
Св-02Х19Н9 и Св-04Х19Н9 (табл, 70, 71).
Автоматическую сварку под флюсом выполняют с присадочным
материалом в виде проволоки марок Св-08Х19Н10Б, 08Х19Н10Б
(ЭИ897) и 07X21Н9ФС (ЭИ649).
Технологические параметры. Сталь 08Х18Н12Б обладает удов-
летворительной технологичностью при горячей обработке давле-
нием Прокатку слитков стали 08Х18Н12Б проводят обычно в ин-
тервале 1200—900 °C. Для плавок с повышенным содержанием нио-
бия рекомендуется снижать температуру начала деформации до
1150 °C. Температурный интервал горячей обработки деформиро-
ванных заготовок составляет 1160—900 °C. Заготовки больших
сечений рекомендуется нагревать медленно до 850 °C и после на-
грева медленно охлаждать.
Сталь 08Х18Н12Б имеет хорошую технологичность в закален-
ном состоянии при холодной пластической деформации.
Для снятия наклепа и получения оптимального сочетания ме-
ханических и коррозионных свойств рекомендуется закалка с
970—1070 °C с охлаждением в воде или на воздухе (табл. 72).
6. СТАЛЬ 03Х18Н11
Применение. Сталь 03Х18Н11 применяют в химическом машино-
строении для сварного емкостного оборудования и трубопроводов,
работающих в контакте с азотной кислотой и аммиачной селитры.
Сталь не склонна к ножевой коррозии.
Химический состав, % (по массе): С < 0,03; Si < 0,8; Мп < 2,0;
Сг 17,0—19,0; Ni 10,5—12,5; S С 0,020; Р < 0,035 (ГОСТ 5632—75).
Структура Сталь 03Х18Н11 принадлежит к аустенитному
классу; после стандартной термической обработки, состоящей из
закалки с 1050 °C в воде, сталь имеет структуру у-раствора. Сталь
03Х18Н11 не претерпевает каких-либо превращений при нагреве
под горячую пластическую деформацию и при охлаждении до
—196 °C. При длительных выдержках в интервале 450—650 °C
наблюдается выделение карбидов хрома Сг2оСв, что вызывает появ-
ление склонности стали к межкристаллитной коррозии с минималь-
ным инкубационным периодом при 600 °C и равным 8—10 ч (испы-
тание в кипящей 65 %-ной азотной кислоте, три цикла по 48 ч).
Пластическая деформация стали 03Х18Н11 при комнатной тем-
пературе сопровождается частичным превращением аустенита в мар-
тенсит (табл. 73—75).
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-490—72, ТУ 14-1-2144—77
и ТУ 24-3-15-873—75 скорость коррозии стали не более 0,5 мм/год
при испытании по методу ДУ ГОСТ 6032—84 на образцах, вырезан-
ных из листа в состоянии поставки (закалка с 1100 °C в воде) и до-
полнительного провоцирующего нагрева при 650 °C с выдержкой
1 ч.
112
ТАБЛИЦА 73
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНВЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав, МПа а„,2, МПа 6s, % Ф, %
Лист толстый ТУ 14-1-490—72 500 200 45
ТУ 14-1-2144—77 500 200 40 —
ТУ 24-3-15-873—75 500 180 45 —
ТУ 14-1-3071—80 520 220 45 —
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 500 200 400 —
ТУ 14-1-1180—74 520 200 45 —
Лента и подкат ТУ 14-1-3386—82 600—750 — 30 —
ТУ 14-1-3652—83 540—720 — 37 —
Сорт ТУ 14-1-1160—74 500 200 40 50
ТАБЛИЦА 74
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ (ЛИСТ
ТОЛЩИНОЙ 8 мм, ОБРАЗЕЦ ПРОДОЛЬНЫЙ; ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА:
ЗАКАЛКА С 1100 °C В ВОДЕ)
1, °C ав, МПа сто,2- МПа в» %, ф, %
600 280 170 38 56
700 210 120 36 63
800 130 100 37 64
900 НО 80 38 66
1000 70 25 42 78
ТАБЛИЦА 75
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ (ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 8 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 1100 °C)
(, °C ав, МПа %,2’ МПа 6„, % ф, %
20 550 280 55 73
150 440 240 40 69
200 420 260 40 73
300 390 260 36 70
400 370 190 35 67
450 370 220 33 67
Сталь рекомендуется для изготовления оборудования, работаю-
щего в азотной кислоте (до 70 %-ной концентрации) 'при темпера-
туре кипения, аммиачной селитре, адипиновой кислоте.
Рекомендации по применению стали 03Х18Н11 распростра-
няются на 45—80 %-ную азотную кислоту при 80—140 °C, а также
среды, содержащие нитрозные газы при температурах выше 80 °C
(табл. 76, 77).
ИЗ
ТАБЛИЦА 76
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
1, °C Ов, МПа аП 2, МПа С5, % ф, %
600 280 170 38 56
700 210 120 36 63
800 130 100 37 64
900 НО 80 38 66
1000 70 25 42 78
Примечание Термическая обработка закалка с 1100 °C в воде, лист толщиной
8 мм, продольные образцы
ТАБЛИЦА 77
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ
t, °C ав, МПа а0,2. МПа б., % ф, «
20 550 280 - 55 73
150 440 240 40 69
200 420 260 40 73
300 7 390 260 36 70
400 370 190 35 67
450 370 220 33 67
Примечан ие Термическая обработка закалка с 1100 °C в воде, лист толщиной
8 мм, продольные образцы
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 78
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист ТОЛСТЫЙ ТУ 14-1-490—72 ТУ 14-1-2144—77 ТУ 24-3-15-873—85 ТУ 14-1 3071—80 h = 6—20 h = 20—50 h = 40-70- h = 6—20, / = 4000—6000
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1 1180—74 С 3 h = 0,8—3,6, / > 2000, b > 2a 1000
Лента и подкат ТУ 14-1-3386—82 ТУ 14-1-3652—83 h = 0,20, 0,25, 0,5 h = 0,4, 0,45, 0,50, 0,55, 0,65, 0,70
Сорт ТУ 14-1-1160—74 ГОСТ 2590—71, ГОСТ 1133— 71
114
Сварка Сталь 03Х18НП обладает хорошей свариваемостью
всеми видами ручной и автоматической сварки. При ручной элек-
тродуговой сварке применяют электроды марки ОЗЛ-22 с прово-
локой из стали 03X17. При автоматической сварке под флюсом
или в защитных газах используют проволоку той же марки. При
этом прочность и коррозионная стойкость сварных соединений не
ниже прочности и коррозионной стойкости основного металла
Рекомендуемый интервал эксплуатации сварных конструкций
от —196 до +450 °C
В отличие от сталей 08Х18Н10Т сварные соединения стали
03Х18Н11 не подвержены ножевой коррозии в окислительных сре-
дах
Сварные соединения стали 03Х18Н11 можно подвергать отжигу
для снятия напряжений, не опасаясь возникновения склонности
к межкристаллитной коррозии.
Технологические свойства. Температтрный интервал горячей пла-
стической деформации стали 03Х18Н11 составляет 1100—900 °C;
температура нагрева слитков под прокатку 1240—1260 °C.
Для снятия наклепа после горячей или холодной пластической
деформации применяют смягчающую термическую обработку —
закалку с 1100 °C в воде.
Сталь 03Х18Н11 обладает хорошей технологичностью при опе-
рациях горячей и холодной пластической деформации Обрабаты-
ваемость резанием на уровне стали Х18Н10Т (табл. 78).
Глава IV ХРОМОМАРГАНЦЕВЫЕ
И ХРОМОМАРГАНЦЕ ВОН И КЕЛЕ ВЫ Е
АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ
1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ и свойств
В сталях марганец проявляет себя как аустенитообразующий эле-
мент, что послужило основанием для создания довольно большого
числа сталей аустенитного класса, в которых марганец играет роль
заменителя никеля Однако в связи с более слабым аустенитообра-
зующим влиянием марганца получить в сталях, легированных
12—14 % Сг и более, чисто аустенитную структуру в диапазоне
от комнатной температуры до температур горячей пластической
деформации не удается. Поэтому аустенитные стали на хромомар-
ганцевой основе в большинстве случаев содержат в своем составе
дополнительно либо никель, либо азот, а часто оба элемента сов-
местно. Степень дополнительного легирования никелем и азотом
возрастает с повышением содержания хрома в стали.
Марганец относится к элементам, не склонным к пассивации,
поэтому скорость коррозии хромомарганцевых сталей в окислитель-
115
Рис. 54. Влияние марганца на раствори-
мость карбида хрома Сг23Св при 1000 °C
(а) и ударную вязкость после нагрева
при 700 °C (б) стали типа XI ЗАП 4-22:
7 — 20 мин; 2 — 1 ч; 3 — 5 ч
Рис. 55. Влияние марганца на температу-
ру точек Л4Н и Мд стали 07Х14Н4Т:
I — закалка с 1050 °C; 2 — то же и от-
пуск при 700 °C
Рнс 56 Зависимость предела прочности
сталей типа Х18П4А (7) и Х18Н10А (2)
от степени холодной пластической дефор-
мации 8 при 20 °C
116
ных средах в основном определяется содержанием в них хрома
и окислительными свойствами среды.
Стойкость стали в азотной кислоте уменьшается с повышением
содержания марганца. Однако удовлетворительная коррозионная
стойкость хромомарганцевых сталей сохраняется при легировании
марганцем до 13—14 %.
Сварные соединения сталей с 14 % Сг (типа 10Х14Г14Н4Т)
устойчивы против общей и ножевой коррозии в 45 %-ной азотной
кислоте до 60 °C, стали с 17 % Сг (типа 06Х17Г15БАН) — в 45 %-
ной азотной кислоте до 100 °C, а в 60 %-ной — до 60 °C.
Хромомарганцевый аустенит отличается от хромоникелевого
по ряду свойств. Прежде всего это относится к характеру проте-
кания карбидной реакции при нагреве в интервале 500—850 °C.
Ведущей избыточной фазой, выделяющейся в хромомарганцевых
сталях, в том числе легированных азотом, является карбид Сг23Св.
В отличие от никеля марганец увеличивает растворимость угле-
рода в у-твердом растворе. Кривая растворимости карбида Сг23Се
при 1000 °C имеет вид, представленный на рис. 54, а. Увеличение
растворимости углерода сопровождается повышением ударной вяз-
кости стали после отпуска при 700 °C (рис. 54, б).
В хромомарганцевых аустенитных сталях склонность к образо-
ванию избыточных фаз при провоцирующем нагреве длительностью
1—1,5 ч определяется содержанием в них углерода и марганца
и мало зависит от содержания азота, усвоенного сталью в жидком
состоянии при выплавке в условиях нормального атмосферного
давления. Последнее связано с достаточно высокой растворимостью
азота в хромомарганцевом аустените.
Марганец увеличивает стабильность аустенита относительно
мартенситного превращения при охлаждении и холодной пластиче-
ской деформации, снижая температуру точек Мв и (рис. 55).
Стабильная хромомарганцевая аустенитная сталь типа Х18Г14А
(0,24 % N) отличается большей склонностью к наклепу цо срав-
нению с хромоникелевой аустенитной сталью типа Х18Н10А,
Так, при близком для обеих сталей пределе прочности в зака-
ленном состоянии, после пластической деформации на 20 % раз-
ница между обеими сталями по этой характеристике составляет
примерно 300 МПа, а при наклепе на 60 % около 500 МПа
(рис. 56). Указанные свойства хромомарганцевых сталей следует
учитывать при операциях, связанных с холодной пластической
деформацией.
Термическая обработка аустенитных хромомарганцевых сталей
с дополнительным легированием азотом или никелем заключается
в закалке с 1000—1080 °C в воде или на воздухе (для. стабилизи-
рованных титаном или ниобием сталей). Нагрев имеет целью про-
вести полную рекристаллизацию стали после предшествующего
полугорячего или холодного наклепа, а также осуществить полное
растворение карбида хрома Сг23Се, если они присутствуют в струк-
117
туре В результате достаточно быстрого охлаждения с температуры
закалки фиксируют состояние гомогенного твердого раствора, что
обеспечивает оптимальное сочетание свойств.
Термическая обработка коррозионностойких аустенитных ста-
лей на основе системы Сг—Мп принципиально не отличается от
термической обработки хромоникелевых аустенитных сталей.
2. СТАЛЬ 10Х14Г14Н4Т (ЭИ711)
Применение. Сталь 10Х14Г14Н4Т (ЭИ711) предназначена для из-
готовления разнообразного сварного оборудования, работаюшего
в средах химических производств слабой агрессивности, криоген-
ной техники до температуры —253 °C, а также используют в ка-
честве жаростойкого и жаропрочного материала до 700 °C.
Сталь 10Х14Г14Н4Т в указанных случаях рекомендуется как
заменитель стали 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т.
Химический состав, % (по массе): С С 0,10; Si < 0,8; Сг
13,0—15,0; Мп 13,0—15,0; Ni 2,8—4,5; Ti (5-С — 0,02) — 0,6 %
(ГОСТ 5632—72)
Структура. После оптимальной термической обработки, со-
стоящей из закалки с 1050—1080 °C в воде, сталь 10Х14Г14Н4Т
имеет аустенитную структуру с включениями карбонитридов ти-
тана При содержании никеля на нижнем пределе сталь может со-
держать дб 20 % 6-феррита. При нагреве в интервале 500—750 °C
происходит выделение небольших количеств карбида Сг23Св, ко-
торое может привести к некоторому снижению пластичности и удар-
ной вязкости, а также появлению склонности к межкристаллитной
коррозии.
Коррозионная стойкость. При поставке стали 10Х14Г14Н4Т
по ГОСТ 5582—84, ГОСТ 7350—77 и ГОСТ 5949—75 *г контроль
стойкости против межкристаллитной коррозии рекомендуется про-
изводить по методам AM и АМУ (ГОСТ 6032—84) с продолжитель-
ностью испытаний в контрольном растворе-15 и 8 ч соответственно.
Испытание проводят после провоцирующего нагрева при 650 °C
в течение 1 ч с охлаждением на воздухе.
Сталь 10Х14Г14Н4Т имеет первый балл коррозионной стойко-
сти в ряде кислот невысоких концентраций и температур (5—10 %-
ная азотная кислота до 80 °C, 58- и 65 %-ная азотная кислота при
20 °C, 10 %-ная уксусная кислота до 80 °C, 10 %-ная фосфорная
кислота до 80 °C), моющих средствах, водопроводной воде при
85 °C и ряде других сред
Сталь 10Х14Г14Н4Т применяют для изготовления корпусов
и друг-их деталей крупногабаритного сварного оборудования для
получения сжиженных газов и других объектов криогенной тех-
ники (до —253 °C), а также рекомендуют для кислородопроводов
Испытания указаны в заказе
118
ТАБЛИЦА 79
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам или ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Ов, МПа сто,2- МПа б, %
Лист толстый ГОСТ 7350—77 600 250 40
То же1 ТУ 14-1-69—71 600 250 35
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 700 300 35
То же ТУ 14-1-648—73 700 350 35
Сорт ГОСТ 5949—75 650 250 352
Трубы горячекатаные и ТУ 14-3-59—72 600 — 35
холоднокатаные
1 KCU = 150 Дж/м2. = 50 %
ТАБЛИЦА 80
ПРЕДЕЛ ПОЛЗУЧЕСТИ „) СТАЛИ 10Х14Г14Н4Т ПО СРАВНЕНИЮ
СО СТАЛЬЮ 12Х18Н9Т ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
0, МПа, при различных температурах, °C
Сталь 600 700 ' 4 80Э
10Х14П4Н4Т 12Х18Н9Т 160/100 155/100 50/28 28/15 2,1
Примечание В числителе — результаты испытаний на базе 1000 ч, в знамена-
теле — на базе 10000 ч
ТАБЛИЦА 81
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
t, °C ав, МПа °0,2* МПа б, % ф, « КС U, Дж/м2 п, об
800 160 100 44 62 330 5
900 100 90 66 67 330 5
1000 50 — 64 85 270 9
1100 20 — 49 74 190 9
1200 15 — 68 60 гео 6
Примечание. Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде, лист толщи-
ной 16 мм, продольные образцы.
особочистого кислорода высокого давления на металлургических
заводах (табл. 79).
Сталь 10Х14Г14Н4Т используют для изготовления деталей тер
мических печей и других изделий, работающих при температуре
до 700 °C взамен стали типа Х18Н9Т (табл. 80).
119
ТАБЛИЦА 82
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ
А °C ав, МПа °0,2’ МПа б, % Ф, % KCU, Дж/м3
—253 960 450 10 100
—196 1300 370 28—45 24—40 200
—70 940 300 43—49 68—71 280
20 730 270 52 72 250
400 460 130 53 67 —
500 390 ПО 38 63
600 270 90 39 62 —
700 220 80 48 63 —
Примечание Термическая обработка
ной 12 мм, продольные образцы
закалка с 1050 “С в воде, лист толщи-
ТАБЛИЦА 83
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ
ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % <тв, МПа °0,2’ МПа б6, % |л, (мкТл м)/А
0 730 270 52 1.3
20 1050 900 15 1,5
40 1200 1170 10 1,75
60 1500 — 2 2,25
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде, лист толщиной
2 мм, продольные образцы
ТАБЛИЦА 84
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ 20 И —183 °C ПОСЛЕ ХОЛОДНОЙ
ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % t, °C Ов, МПа %,2’ МПа б5, % ф, % кси, МДж/м2
0 20 830 240 64 59 3,00
—183 1350 410 59 56 3,30
0,5 20 830 250 65 64 2,90
—183 1330 420 55 48 2,60
10 20 870 410 65 57 2,30
—183 1390 430 55 45 2,90
20 20 930 650 64 46 1,70
— 183 1450 670 55 40 2 20
Примечание Пластины размером 12x30x220 мм, термическая обработка’
закалка с 1050 °C в воде, 20 мин
120
ТАБЛИЦА 85
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МОДУЛЬ УПРУГОСТИ ПРИ НИЗКИХ
, ТЕМПЕРАТУРАХ (ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА С 1000 °C В БОДЕ)
t, °C Е 104 МПа а , МПа %,2’ МПа в МПа 65,« ф, % Фн ,% KCU, Дж/м2 KCV, Дж/м2 кет, Дж/м2
20 20,5 820 270 1090 62 67 34 320 280 250
—70 20,9 990 350 1430 53 68 28 320 280 250
— 100 — 1080 385 1520 51 69 26 320 280 230
—196 22,0 1350 455 1740 40 45 21 320 280 220
—253 22,5 1410 450 1790 31 34 18 260 220 200
ТАБЛИЦА 86
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА УДАРНУЮ ВЯЗКОСТЬ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ (ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 16 мм)
/, °C '’’ОПТ* мин КС и, Дж/м2 t, °C топт* мин КС U Дж/м2
20 —196 —253 20 —196 —253
Температура закалки 1050 °C Температура закалки 1200 °C
600 5 290 260 270 600 5 270 280 —
20 290 270 270 20 260 260 —
60 260 280 270 60 300 280 —
700 5 290 250 220 700* 5 260 180 —
20 250 240 210 20 280 160 —
60 220 240 190 60 260 160 —
ТАБЛИЦА 87
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СТАЛИ 10Х14Г14Н4Т,
ПОЛУЧЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ СВАРКОЙ ПОД ФЛЮСОМ АН 26
С РАЗЛИЧНЫМИ ПРОВОЛОКАМИ (ПЛАСТИНЫ ТОЛЩИНОЙ 12 мм ПРОВОЛОКА
ДИАМЕТРОМ 12 мм)
Присадочная проволока f, °C °в- МПа °0 2’ МПа 65, % ф, % КС и, Дж/м2 KCV, Дж/м2
Св 05Х15Н9Г6АМ 20 663 296 52,7 51,0 170 126
—196 1368 438 47,8 44,6 512 75
Св-04Х19Н9 20 785 — — — 147 —
— 196 1332 — — — 61 —
Жаростойкость стали 10Х14Г14Н4Т несколько ниже, чем у
стали 12Х18Н9Т, но вполне приемлема для деталей достаточно
большого сечения Потеря металла в год составляет 0,1 мм толщины
при 700 °C, 0,35 мм — при 800 °C (табл 81—90).
121
ТАБЛИЦА 88
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА,
И МАГНИТНУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОСЛЕ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ ОБЖАТИЯ
Степень обжатия, % <зак> °C- -<тв, МПа ff0,2" МПа % Ф, % ц, (мкТл м)/А
0 950 710 270 56 50 1,25
1000 690 260 54 53 1,25
1050 690 260 57 57 1,25
1100 660 220 62 50 1,40
10 — 830 660 23 41 1,56
950 740 330 51 59 1,25
1000 720 300 54 55 1,25
1050 700 240 56 51 1,25
1100 650 200 60 41 1,50
20 — 960 710 15 25 2,07
950 770 320 51 44 1,25
1000 720 320 55 44 1,25
1050 730 240 56 49 1,25
1100 680 240 61 49 1,30
30 — 1250 1210 28 И 2,30
950 720 330 50 38 1,25
1000 730 330 50 38 1,25
1050 810 330 57 37 1,25
1100 810 270 60 37 1,35
40 — 1210 • , 1160 11 5 1,50
950 710 320 46 45 1,25
1000 700 280 50 45 1,25
1050 700 250 53 50 1,25
1100 700 190 57 50 1,35
50, —. 1310 1280 10 4 1,46
950 740 350 49 52 1,25
1000 720 280 50 53 1,25
1050 690 210 25 53 1,25
1100 680 200 28 52 1,35
, ТАБЛИЦА 89
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ
(ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА: ЗАКАЛКА
С 1000 °C Б ВОДЕ)
*Исп- °с ав, МПа а0.2’ МПа 6js, % ф, % 'ИСП'°С ав> МПа а0,2’ МПа 65, % Ф, %
Скорость деформации i0~l с ”1 Скорость деформации 10 3 с-1
800 236 — 54,4 73,3 1000 57 46 107 68,5
1000 107 — 82 97 1050 40,5 37 58 75
1200 43,5 — 108 97,2 1100 34 27,5 59,5 75
Скорость деформации 10~3 С'1 1150 26,5 21 76 73,5
—196 820 1395 85 52 31,5 57,5' 60,5 56,5 62,5 1200 19 15,5 60,5 85
122
ТАБЛИЦА 90
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (X.),
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) Б ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ТЕМПЕРАТУРЫ
i, °C Е 10*, МПа X 102 Бт/(м °C) Температурный интервал, °C а 10~6- 1/°С
—253 22,5 0,0336 —253—20 8,8
—196 22,0 0,084 ч —196—20 10,0
—100 21,0 0,126 —100—20 13,0
—50 — — —50—200 14,3
20 21,3 0,189 — —
100 20,7 0,180 20—100 16,0
200 19,7 0,193 20—200 16,3
300 18,8 0,168 20—300 17,0
400 17,4 0,214 20—400 18,0
500 16,5 0,226 20—500 18,7
600 15,6 0,239 20—600 19,3
700 14,7 0,256 20—700 19,4
800 14,0 0,428 20—800 19,6
п римеч а я и е. Термическая обработка, закалка с 1050 °C в воде
ТАБЛИЦА 91
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Бнд сварного соединения Присадочный материал t, °C °в’ мп кси, Дж/м2 Угол за- гиба, град
Автоматическая в среде ар- 20 800 105 180
гона без присадки, стыко- —70 1000 105 180
вая (толщина 2 мм) —196 1430 100 100
—253 1120 90 — —
Автоматическая под флюсом Проволока 20 785 170 —
АН-26 (толщина 16 мм) 12Х18Н9 —196 1390 160 —
—253 1080 120 —.
Ручная электродуговая Электрод 20 730 120 —
(толщина 16 мм) ЦЛ-11 —196 1340 80 —
—253 1110 75 —
Примечание. Сварные соединения ие требуют термической обработки
Физические свойства. Плотность 7,8-10 кг/м3,
Магнитное насыщение при 20 °C в поле 500 Эсоставляет 1,04х
ХЮ"4 (Тл-м)2/А.
Сварка. .Сталь 10Х14Г14Н4Т хорошо сваривается всеми видами
сварки, возможна сварка со сталями типа Х18Н10Т с углеродистой
сталью марки СтЗ. Для ручной электродуговой сварки применяют
123
ТАБЛИЦА 92
СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый 4 То же, тонкий Сорт Трубы . ГОСТ 7350—77 ТУ 14-1-69—71 ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-648—73 ГОСТ 5949—75 ТУ 14-3-59—71 С 3 h = 6—50 С 3 h = 0,8—5,0 С 3 СЗ
Примечание. С 3 — размеры выбирают в соответствии со специализацией заво-
дов.
электроды марки ПЛ-11. При автоматической сварке используют
флюс АН-26. В качестве присадочного материала при ручной и ав-
томатической сварке, в том числе в среде защитных газов (аргон,
СО2), применяют проволоку из сталей 12Х18Н9 и 10Х14Г14Н4Т
(табл. 91, 92).
Технологические параметры. Термическая ^обработка стали
10Х14Г14Н4Т — закалка с 1050—1080 °C в воде или на воздухе
Сталь хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях.
Оптимальная температура горячей пластической деформации при
ковке, штамповке и прокатке Т150—850 °C. Сталь 10Х14Г14Н4Т
так же, как и сталь 12Х18Н10Т, поддается обработке резанием.
' 3. СТАЛЬ 10Х14АГ15 (ДИ 13)
Применение. Аустенитная сталь 10Х14АГ15 (ДИ13) рекомендуется
для изготовления торгового и пищевого оборудования, деталей
бытовых приборов, а также в качестве немагнитного материала,
работающего в слабоагрессивных средах.
Сталь 10Х14АГ15 (ДИ13) используют как заменитель корро-
_ зионностойких сталей типа Х18Н9, Х18Н10, Х18Н9Т и Х18Н10Т
преимущественно в виде тонкого листа в сварных соединениях, а
также для несварных изделий в больших сечениях.
Химический состав, % (по массе): С < 0,10; Si < 0,8; Мп
14,5—16,5; Сг 13,0—15,0; N 0,15—0,25; S < 0,030; Р < 0,045
(ГОСТ 5632—72).
Структура. После оптимальной термической обработки — за-
калки с 1000 °C в воде сталь имеет аустенитную структуру. При
нагреве в интервале 550—800 °C происходит выделение карбида
хрома Сг^С6, в котором углерод частично замещен азотом. Кар-
биды выделяются преимущественно по границам аустенитных зе-
рен, что сопровождается снижением ударной вязкости и появле
нием склонности к межкристаллитной коррозии. Д
124
ТАБЛИЦА 93
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20°С ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав, МПа а012. МПа %
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 750 45
То же ТУ 14-1-1309—75 750 300 45
Лента ТУ 14-1-1440—75 700 350 —
Лист горячекатаный ТУ 14-1-1604—76 650 300 45
То же, толстый ТУ 14-134-120—76 700 300 35
ТАБЛИЦА 94
1 механические свойства при высоких температурах
i, °C i ав> МПа ’о,а’ МПа % ф, % КСU, Дж/м2 п, об
800 206 96 44 46 50—70 7,0—7,6
900 125 75 57 57 80—110 7,6—11,8
1000 61 43 64 56 90—120 -10,6—11,8
1100 44 33 82 61 120—130 11,8—12,0
1150 29 20 64 58 130—140 13,5—14,3
1200 20 10 64 59 170—190 18—18,5
1250 — — — — — 16-17
Пр имен а и и е. Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде, продольные
обр азды.
ТАБЛИЦА 95
} МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МАГНИТНОЕ НАСЫЩЕНИЕ В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия % (Увг МПа %, 2- МПа • 6„, % ц, (мкТл-м)/А
0 700—860 370—420 60 1,26
20 1040—1140 920—960 32 1,25
40 1270—1330 1080—1210 18 1,75
60 1520—1680 1410—1560 7 1,88
Примечание Термическая обработка’ закалка с 1050 “С в воде, лист толщи-
ной 3,0 мм, продольные образцы.
При холодной пластической деформации со степенью обжатия
20—30 % и более аустенит претерпевает частичное мартенситное
превращение, что сопровождается повышением магнитного насы-
щения.
Коррозионная стойкость. По ГОСТ 5582—75 и ТУ 14-134-120—76
сталь 10Х14АГ15 рекомендуется испытывать на стойкость против
ТАБЛИЦА 96
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый ТУ 14-1 1604—76 h = 3,0—6,0
ТУ 14-134-120—76 ~ сз
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 сз
ТУ 14 1-1309—75 h = 0,8—2,0
Лента " ТУ 14-1-1440—75 —
межкристаллитной коррозии после испытания по методам AM и
АМУ ГОСТ 6032—84 в закаленном состоянии.
Сталь 10Х14АГ15 имеет коррозионную стойкость первого балла
в контакте с пищевыми продуктами, моющими средствами, в атмо-
сферных условиях (кроме морской атмосферы)
Сталь 10Х14АГ15 используют для оборудования в мясомолоч-
ной и пищевой промышленности, для изготовления торгового обо-
рудования, приборов бытового назначения (кроме режущих), ба-
ков стиральных машин, оборудования для прачечных, деталей
холодильников и т д (табл 93, 94)
Для обеспечения наиболее высокой коррозионной стойкости
изделий из стали 10Х14АГ15 необходимо стремиться к получению
хорошего качества отделки поверхности
При —196 °C сталь 10Х14АГ15 имеет ов = 1300 МПа, а0>2 =
= 700 МПа, 6 = 8 %, ф = 10, KCU = 40 Дж/м2 (табл 95)
Физические свойства Плотность 7,9- 103 кг/м3 Модуль упру-
гости Е-104 при 20 и 400 °C соответственно 20,5 и 17,9 МПа Коэффи-
циент линейного расширения (а-10~6) в зависимости от темпера-
туры (термическая обработка: закалка с 1050 °C в воде) имеет сле-
дующие значения: __
t, °C 20—100 20—400 20—600 20—800
a 10~6, 1/°С 13,85 19,40 21,80 22,50
Сварка Сталь 10Х14АГ15 обладает хорошей свариваемостью
Рекомендуется применение ручного дугового способа стандарт-
ными электродами, предназначенными для сварки стали типа
Х18Н10 Хорошо сваривается в среде защитных газов как без при-
садки, так и с присадкой проволокой основного состава или состава
типа Х18Н9 Контактная сварка стали не вызывает затруднений,
но недопустима контактная сварка стали 10Х14АН15 с низколеги-
рованной или углеродистой сталью из-за образования хрупких
структур в ядре точки
При сварке однородных соединений рекомендуется использовать
режим с малым тепловложением для уменьшения возможности
образования межкристаллитной коррозии Дополнительная тер-
мическая обработка сварных соединений не требуется.
126
Технологические свойства Термическая обработка стали
10Х14АГ15, обеспечивающая наилучшее сочетание механических
свойств и коррозионной стойкости, состоит из закалки с 1000—
1050 °C в воде Аналогичную термическую обработку применяют
для снятия наклепа после горячей или холодной пластической
обработки.
Температурный интервал горячей пластической деформации со-
ставляет 1160—850 °C; глубина продавливания по Эриксену для
холоднокатаного термически обработанного листа составляет 12,5—
13,5 мм при толщине листа 1 мм
Сталь имеет хорошую технологичность при гибке, а также штам-
повке в холодном и горячем состояниях (табл 96).
4. СТАЛЬ 10Х13Г18Д (ДИ61)
Применение. Сталь 10Х13Г18Д (ДИ61) применяют в качестве кор-
розионностойкого' материала для изготовления товаров народного
потребления, в том числе столовых приборов, посуды, холодиль-
ников, стиральных машин, медоборудования, оборудования для
приготовления пищи х, пластинчатых теплообменников и других
металлоизделий, работающих в контакте со слабоагрессивными
средами. Сталь рассчитана на изготовление изделий методом хо-
лодной штамповки и глубокой вытяжки. В отношении технологич-
ности она превосходит аустенитные стали |марок 10Х14Г14Н4Т,
10Х14АГ15, не уступая сталям типа Х18Н10Т.
Химический состав, % (по массе): С 0,08—0,12; Si < 0,70;
Мп 17,0—18,5, Сг 12,5—14,0; Ni < 0f6; S < 0,030; Р С 0,035;
Си 0,9—1,3.
Структура Сталь 10Х13Г18Д относится к аустенитному классу
после оптимальной термической обработки — закалки с 1000—
1050 °C в воде При нагреве до температуры выше 1250 °C в струк-
туре стали может наблюдаться небольшое количество 6-феррита
(ДО 10 %)
При нагреве в интервале 550—800 °C из аустенита происходит
выделение карбидов хрома Сг23С6 Карбиды выделяются преиму-
щественно по границам зерен, что сопровождается снижением удар-
ной вязкости и появлением склонности к межкристаллитной кор-
розии Реакция распада аустенита на аустенитно-карбидную смесь
происходит достаточно быстро: так, после выдержки в течение
10—15 мин при 700 °C сталь имеет структуру аустенита с непре-
рывной сеткой пограничных выделений карбидов.
При холодной пластической деформации предварительно зака-
ленная сталь практически не испытывает мартенситного превра-
щения при степени деформации до 40—50 %, сохраняя при этом
1 Применение стали 10Х13Г18Д для работы в контакте с пищевыми средами раз-
решено Минздравом СССР
127
ТАБЛИЦА 97
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ СТАЛИ 10Х13Г18Д В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ
(ХОЛОДНОКАТАНЫЙ ЛИСТ)
Условия испытания Температура среды, °C ‘'кор- мм/год
Относительная влажность 98—100 % 45 0,0005—0,0007
Водные вытяжки теплоизоляционных мате- риалов 45 0,0001
30 000 мг/л NaCl, 7000 мг/л Na2SO4, 300 мг/л NaHCO3 45 ' 0,001
Дистиллированная вода 20 0,0002
60 0,0003
80 0,005
Водопроводная вода 20 0,0002
То же, 10,3 мг/л С1~ 60 0,0003
То же, с 130,8 мг/л SO4 80 0,0003
2 %-ная уксусная кислота 20 0,003
2 %-ная лимонная кислота 20 0,0015
ТАБЛИЦА 98
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ов, МПа °0,2’ МПа 65, %
Тонкий лист ГОСТ 5582—75 640 315 47
Холоднокатаный лист ТУ 14-1-3848—84 640 315 47
ТАБЛИЦА 99
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ
ТЕМПЕРАТУРАХ (ПРУТОК ДИАМЕТРОМ 16 мм ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА-
ЗАКАЛКА С 1050 °C В ВОДЕ) "
* t . *исп* св, МПа °0,2’ МПа 6s, % ф, % мкр, Н/м п, об 1
20 620 270 75 72
100 510 190 75 75 — —
200 460 160 52 75 — —
300 460 140 49 70 — —
400 440 130 53 67 — —
500 400 120 45 66 — —
600 310 120 29 27 — —
700 210 160 18 22 — —
800 140 90 21 17 — —
900 80 70 21 25 13 5,2
1000 50 40 37 31 10 19,5
1100 30 20 49 44 7,6 19
1150 25 20 52 58 6 20,6
1200 20 15 52 58 5,1 13,1
1250 — — — — 3,6 7,4
128
ТАБЛИЦА 100
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
(ПРУТОК ДИАМЕТРОМ 16 мм, ИСПЫТАНИЯ ПРИ ’
Т ермическая обработка <?в, МПа °0,2> МПа 65, % ф, % | КС U, Дж/м2
Температура закалки -
в воде
860 780 360 56 60 150
950 740 320 60 65 180
1050 670 300 75 70 190
Закалка с 1050 °C + от-
пуск при 700 °C в тече-
ние
30 мин 650 280 75 70 190
2 ч 660 270 76 68 170
ТАБЛИЦА 10
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 3,5 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА
С 1050 °C В ВОДЕ)
Степень обжатия, % <?в, МПа °о,2> МПа 6s, % ц, (мкТл м)/А Глубина вы- тяжки по Эриксену, мм
0 700 300 59 1,00 14
10 770 550 42 1,00 11,5
20 910 790 31 1,04 8
30 1080 930 17 1,04 6
40 1190 1040 11 1,10 —
50 1230 113 6 1,10- —.
60 1300 1060 6 1,04 —
ТАБЛИЦА 102
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ПРУТОК ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА: ЗАКАЛКА
С 1050 °C В ВОДЕ) •
t, °C Е 104, МПа (, °с Е Ю1, МПа t, °C Е 104, МПа i, °C Е-104, МПа
—196 21,0 100 20,4 400 18,0 800 13,7
—100 20,2 200 19,7 500 17,0 900 —
—60 20,2 300 18,9 600 15,9 1000 —
20 20,9 — — 700 14,8 1100 —
Заказ № 1127
129
ТАБЛИЦА 103
СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ТОЛЩИНА ЛИСТА 3,0 мм)
Тип соединения Свариваемые стали Марка электрода ав* МПа Место разрыва свар- ного соединения
ЦЛ-11 585—670 По основному не- металлу в зоне термического влияния
Стыковое односторон- нее без скоса кромок 10Х13Г18Д+ 4-ЮХ13Г18Д 628
То же 10Х13Г18Д+ -J-ВСтЗсп ЦИО-8 341—363 312 308—316 По околошов- ной зоне стали ВСтЗсп
Нахлесточное одно- стороннее .Тоже То же 312 То же
почти полную немагнитность; при более высоких степенях обжатия
происходит частичное мартенситное превращение.
Коррозионная стойкость. Сталь 10Х13Г18Д имеет первый балл
стойкости в контакте с пищевыми продуктами, моющими средст-
вами, в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), слабых
растворах кислот, окислительных и органических кислот при ком-
натной температуре (табф. 97—101).
Для обеспечения более высокой коррозионной стойкости изде-
лий из сталиД0Х13Г18Д необходимо стремиться к получению хо-
рошей отделки поверхности.
Физические свойства. Плотность 7,85-103 кг/м3, коэффициент
линейного ' расширения в зависимости от Температуры ссХ
ХЮ"6 (16,9—22,2) 1/°С (табл. 102). " 1
Сварка. Свариваемость стали 10Х13Г18Д удовлетворительная
при всех способах сварки: дуговой, роликовой и точечной. В ка-
честве_ присадочного материала применяют проволоку из стали той
же марки, а также марок 08Х18Н10 и 08Х18Н10Т’и электроды
ЦЛ-11.
Сварные соединения из стали 10Х13Г18Д в случае склонности
к межкристаллитной коррозии необходимо подвергать термической
обработке (закалке).
Технологические параметры. Термическая обработка стали
10Х13Г18Д состоит из закалки с 1000—1050 °C в воде или на воз-
духе. Аналогичную термическую обработку применяют для сня-
тия наклепа после горячей или холодной пластической деформа-
ции (табл. 103).
Сталь имеет хорошую технологичность при всех операциях,
связанных с холодной деформацией (гибкой, штамповкой, вытяж-
кой, высадкой и др ), хорошо поддается шлифовке и полированию
(табл. 104). ”
130
ТАБЛИЦА 104
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Тонкий лист Холоднокатаный лист 1 ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-3848—84 с.з 1. 6=0,8—2,0; 6=1000— 1100; /=2000—3950 2. 6=2,1—2,6; 6=1000;/ = =2000—3950 3. 6=2,7—3,5; 6= = 1000—1250; /=2000—3950
5. СТАЛЬ 20Х13Н4Г9 (ЭИ 100)
Применение. Сталь 20Х13Н4Г9 применяют в качестве конструк-
ционного материала, обладающего коррозионной стойкостью в ат-
мосферных условиях, а также стойкостью против окисления в ат-
мосфере воздуха до 800 °C.
Химический состав, % (по массе): С 0,15—0,30; Si < 0,8; Мп
8,0—10,0; Сг 12,0—14,0; Ni 3,7—4,7; S 0,025; Р < 0,050
(ГОСТ 5632—72).
Структура. После оптимальной термической обработки (за-
калки с 1120—1150 °C в воде) сталь имеет аустенитно-мартенситную
структуру с преобладанием аустенитной составляющей. При хо-
лодной пластической деформации аустенит нестабилен и претерпе-
вает мартенситное превращение. Нагрев в интервале 400—800 °C
сопровождается выделением карбидов Сг23С6, которые распола-
гаются в основном по границам зерен, оказывая неблагоприятное
влияние на ударную вязкость (табл. 105, 106).
ТАБЛИЦА 105
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ МПа °0,2- МПа б5, % "Ф> %
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 650 40
То же, тонкий ТУ 14-1-2186—77 1000 — 15 —.
Лента и подкат ТУ 14-1-3250—81 700 — 15 —
Лента
М ГОСТ 4986—78 650 — 40*1
ПН 800 — l6*i —
н 1000 — 16*1 —
вн 1150 — 6*1 —
Сорт ГОСТ 4986—7 650 250 40 55
б4, %.
5*
131
ТАБЛИЦА 106
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
t °C исп ав, МПа 65, % Дсп’ °С ав, МПа б0, %
20*1 700*1 И 4 800 200 50
600 ' 430 44 900 1100 —
700 290 47
Примечание Термическая обработка закалка с 1150 °C в воде, лист
» а0,2=360 МПа
ТАБЛИЦА 107
выпускаемый СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист тонкий Лента и подкат Сорт ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1 2186—77 ГОСТ 4986—78 ТУ 14 1 3250—91 (полоса) ГОСТ 5949—75 ТУ 14 1 377—72 (полоса) ТУ 14-1-2273—77 (полоса) С 3 Д=0,8—3,9 С 3 h = 3,0, h = 385; 390 С 3
Коррозионная стойкость Сталь 20Х13Н4Г9 подвергают кон-
тролю на стойкость к межкристаллитной коррозии по
ГОСТ 4986—78, ГОСТ 5582—75 и 5949—75. Испытания проводят
в закаленном состоянии по методу А (см поиложение
к ГОСТ 4986—78 и ГОСТ 5582—84) или AM (ГОСТ 60 4) Сталь
не рекомендуется применять в агрессивных средах темпера-
туре выше 450 °C в связи со склонностью к межкрис тной кор-
розии
Физические свойства Плотность 8,5-103 кг/м3 Удельное элек-
тросопротивление при 20 °C составляет 0,90-10-6 Ом-м. Модуль
упругости Е-104 при 20 °C равен 20,6 МПа Удельная теплоемкость
при 20—100 °C составляет 0,495-103 Дж/(кг-г;С)
Сварка Сталь 20Х13Н4Г9 сваривается преимущественно то-
чечной и роликовой сваркой После других видов сварки необхо-
дима термическая обработка сварных соединений
Технологические параметры Интервал горячей пластической
деформации 1180—850 °C; сталь деформируется в холодном со-
стоянии
Термическая обработка стали заключается в закалке с 1120—
1150 °C в воде (табл. 107).
132
6. СТАЛЬ 12Х17Г9АН4 (ЭИ878)
Применение Сталь 12Х17Г9АН4 применяют для издедий, длительно
работающих в атмосферных условиях, в том числе при повышенных
температурах (до 400 °C). Сталь подвергается сварке; в сварных
конструкциях, не подвергающихся термической обработке, ее при-
меняют преимущественно в тонких сечениях. В тех случаях, когда
возможна термическая обработка сварных изделий, допустима
сварка больших толщин.
Химический состав, % (по массе):, С < 0,12; Si < 0,8; Мп
8,0—10,5; Сг 16,0—18,0; Ni 3,5—4,5; S < 0,020; Р < 0,035;
N 0,15—0,25 (ГОСТ 5632—72).
Рис 57 Ударная вязкость стали
12Х17Г9АН4 (0,19 % N) при 20 (а)
и —196 °C в зависимости от про-
должительности отпуска при 700°С
Содержание углерода
1 — 0,005, 2 — 0,015, 3 — 0,04, 4 —
0,05, 5 — 0,08 %
Структура Сталь 12Х17Г9АН4 принадлежит к аустенитному
классу При нагреве в интервале 550—850 °C по границам зерен
аустенита выделяются частицы карбидов типа Сг23Се Скорость
выделения карбидной фазы в основном определяется содержанием
углерода Карбидная сетка является причиной появления склон-
ности стали к межкристаллитной коррозии и снижения ударной
вязкости (рис 57) При температуре 700 °C сплошная карбидная
сетка в стали образуется с содержанием 0,08 % С уже после вы-
держки в течение 5—10 мин (табл 108)
Коррозионная стойкость По ГОСТ 7350—77, ГОСТ 5582—84,
ГОСТ 5949—75*1 и ГОСТ 4986—78 сталь'12Х17Г9АН4 не должна
быть склонной к межкристаллитной коррозии при испытании по
методам AM и АМУ с продолжительностью выдержки в контроль-
ном растворе в течение 15 и 8 ч соответственно (ГОСТ 6032—84)
Испытания стали на стойкость против межкристаллитной коррозии
проводят после закалки без провоцирующего нагрева Температуру
закалки устанавливают соответствующей технической докумен-
тацией
133
ТАБЛИЦА 108
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав, МПа ctq 2, МПа б, %
Лист толстый ГОСТ 7350—77 700 350 40
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 700 — 40
Сорт Лента ГОСТ 5949—75 700 350 45, i|)=55%
М ГОСТ 4986—78 650 — 40*1
ПН ГОСТ 4986—78 830—1000 30**
Н ГОСТ 4986—78 1000 — 13*1
ВН ГОСТ 4986—78 1200 — 5*1
М ТУ 14-1-2410—78 700 350 40 40*1
Н < ТУ 14-1-2410—78 1000 740 13*1
ПН ТУ 14-1-2410—78 830—1000 600 30 30**
ВН 1200 950 8 3**
*1 64 %
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ
И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
ТАБЛИЦА 109
^исп °С (Тв, МПа СТ0,2’ МПЭ б5, % ф, % KCU, Дж/м2
—196 1300 840 23 21 180
—70 1110 590 55 67 320
20 750 370 46 68 340
300 780 390 68 — —
400 600 230 39 — —
500 520 190 44 —
600 420 180 37 — —
700 330 130 400 — —-
800 230 120 44 — —
Примечание Термическая
обработка
закалка с 1075 °C в воде прутки
Физические свойства Плотность 7,86-103 кг/м3. Сталь немаг-
нитна в закаленном состоянии
Сварка. Сталь сваривается всеми видами сварки (табл 109—111).
Технологические параметры Сталь 12Х17Г9АН4 хорошо дефор-
мируется в горячем и холодном состояниях Интервал горячей
пластической деформации при ковке, штамповке, гибке и т. д.
1160—850 °C с охлаждением на воздухе (табл 112)
134
ТАБЛИЦА 110
I ПРЕДЕЛЫ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ*1, ПОЛЗУЧЕСТИ
И ВЫНОСЛИВОСТИ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА МПа
*исп’ °C <Tioo СТ0 2/100 сто г/зоо ст-1 ^ИСП’ °C Cioj СТ0 2/100 сто г/зоо CT-i
20 320 600 250 11 130
400 550 — — 320 700 150 30 40 —
500 440 — — — 800 60 15 17 80
Примечание Термическая обработка закалка с 1075 °C в воде или на воз
духе
** На базе 10’ циклов
ТАБЛИЦА 111
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ)
(Л), УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ (С), КОЭФФИЦИЕНТ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
/, °C Е 101, МПа Л 102, Вт/(м °C) С, Дж/(кг °C) Температурный интервал а нт6 1/°с
20 20 0,151*1 20—100
100 —- 0,159 0,362 100—200 15,9
200 —. 0,176 0,504 200—300 17,3
300 17 0,189 0,525 300—400 18,7
400 —- 0,201 0,546 400—500 20,2
500 —. 0,21 0,567 500—600 21,2
600 14,9 0,222 0,588 — —.
700 — 0,235 0,609 — —
800 — 0,243 0,63 — —
»г Для 25 °C
ТАБЛИЦА 112
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ,
ВЫПОЛНЕННЫЕ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКОЙ С ПРИСАДКОЙ СТАЛИ 12Х18Н9Т
'исп °С ав МПа aiM, мпа 'иен °С ав, МПа а100, МПа
20 777 700 345 120—130
500 600 484 456 410—420 180—190 800 218 40
Термическая обработка стали заключается в закалке с 1050—
1100 °C в воде Для деталей с тонким сечением допускается охлаж-
дение в воде (табл 113)
135
ТАБЛИЦА ИЗ
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый То же, тонкий То же Лента и подкат Сорт ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-2186—77 (Ш) ТУ 14-1-3308—82 ГОСТ 4986—78 ТУ 14-1-2410—78 ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-377—72 (полоса) ТУ 14-1-2273—77 (полоса) сз С 3 h = 0,8—3,9 h = 1,5, 2,0, I = 2000, b = 1000 с ч й‘= 0,1—1,3 сз
7. СТАЛЬ 07Х21Г7АН5 (ЭП222)
Применение. Сталь 07Х21Г7АН5 применяют в качестве коррозион-
ностойкого конструкционного материала повышенной прочности
для сварных, несварных и паяных конструкций, работающих при
температуре от 400 до —253 °C.
Из стали 07Х21Г7АН5 изготавливают шпиндели, цепи, подвески
для кислородных установок, тонкостенные сварные и паяные кон-
струкции методом горячей и холодной пластической деформации
и другие штампово-сварные изделия.
Химический состав, % (по массе): С < 0,07; Si < 0,7; Мп
6,0—7,5; Сг 19,5—21,0; Ni 5,0—6,0; N 0,15—0,25; S, Р < 0,030
(ГОСТ 5632—75).
Структура. После оптимальной термической обработки, со-
стоящей из закалки с 1000—1050 °C в воде, сталь 07Х21Г7АН5
имеет аустенитную структуру с 5—15 % 6-феррита. При 600—
800 °C в стали преимущественно по границам зерен выделяются
карбиды хрома типа Сг28С6. Металлическая составляющая карбид-
ной фазы состоит из 91,65 % Сг; 5,70 % Fe и 2,65 % Мп. Выделе-
ние карбидной фазы по границам зерен наиболее активно происхо-
дит при 700 °C. Уже после выдержки в течение 5 мин при этой
температуре в структуре стали наблюдается карбидная сетка,
появление которой сопровождается снижением ударной вязкости
(рис. 58) и возникновением склонности к межкристаллитной ко-
ррозии.
Склонность к охрупчиванию и межкристаллитной коррозии
стали 07Х21Г7АН5 существенно зависит от содержания углерода.
При содержании в ней углерода не более 0,03 % склонность к обоим
видам дефектов в пределах температурно-временных режимов,
обычно применяемых при технологических операциях, практически
отсутствует (рис. 58).
136
Коррозионная стойкость. По ГОСТ 5949—75, ТУ 14-1-952—74,
ТУ 14-1-1141—74 сталь 07Х21Г7АН5 не должна быть склонной
к межкристаллитной коррозии после испытания по методам AM
или АМУ по ГОСТ 6032—84 с продолжительностью выдержки
в контрольном растворе соответственно 15 и 8 ч.
Сталь 07Х21Г7АН5 подвергают испытанию на стойкость к меж-
кристаллитной коррозии в закаленном состоянии без провоцирую-
щего нагрева.
Физические свойства. Плотность 7,7 кг/м3.
Сварка. Сталь 07Х21Г7АН5 удовлетворительно сваривается
автоматической электродуговой сваркой под флюсами АНФ-6 и
АН-26, а также ручной электродуговой сваркой электродами с по-
Рис 58. Влияние времени нагрева
при 700 °C на ударную вязкость
стали 07Х21Г7АН5 с 0.21 % N при
20 (/) и -196 °C (II).
1 — 0,08. 2 — 0,03 % С
крытием УОНИ-13. В качестве присадочного материала применяют
проволоку Св-08Х20Н10Г6. Кроме того, сталь удовлетворительно
сваривается аргонодуговой сваркой и сваркой в углекислом газе.
При сварке изделий из стали малых толщин (до 4—6 мм) сварные
соединения не подвергаются термической обработке. Необходимость
термической обработки стали больших толщин определяется тре-
1АБЛИЦА 114
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ °В’ МПа °о,2- МПа 65, % ф, % кси, Дж/ма
Лист толстый ТУ 14-1-2455—78 700 400 25
То же, тонкий ТУ 14-1-2476—78 (Ш, ВД) 750 400 25 — —
Сорт ГОСТ 5949—75 700 370 40 50 130
То же ТУ 14-1-952—74 (Ш) 670 340 40 50 130
» ТУ 14-1-1141—74 700 370 40 50 130
Прутки калиброван- ные1 ТУ 14-1-3041—80 670 340 40 50 —
1 Сечение шестигранное
137
ТАБЛИЦА 115
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ОТ 20 ДО 1200 °C
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 12 мм; ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 1050 °C В ВОДЕ, ПРОДОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ)
*исп- °С , ав, МПа ?0,2’ МП® б5, % ф, % КС U, Дж/м’ п, об
20 760 390 61 80 330
100 700 300 73 50 330
200 680 300 50 73 330
300 650 250 50 75 330
400 600 240 50 73 330
500 530 220 47 72 300 —
600 450 180 45 63 300
700 350 150 37 60 280 —
800 230 150 45 60 250
900 150 100 58 73 210 8
1000 50 15 72 73 180 11
1050 40 15 74 73 155 12
1100 30 — 75 72 150 14
1150 10 — 55 70 125 16
1200 10 — 50 62 125 15
ТАБЛИЦА 116
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРА X
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 12 мм; ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА:
ЗАКАЛКА С 1050 °C НА ВОЗДУХЕ)
t, °C Е-10*, МПа %’ МПа °0,2- МПа ОН, в’ МПа б5, % ф, % КС U, Дж/м’ KCV, Дж/м’ кст, Дж/м’
20 20,7 760 420 630 59 60 150 140 120
—70 20,9 880 635 805 51 50 140 120 90
—196 21,6 1300 1100 1140 48 34 140 120 90
—253 22,1 1530 1240 800 12 10 120 95 80
ТАБЛИЦА 117
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОСЛЕ ХОЛОДНОЙ
ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА 20 %
*исп- °С ав, МПа °о,2’ ™а б5, %
—253 2000 1760 9
—196 1860 1500 17
20 1050 990 26
Примечание Предварительная термическая обработка: закалка с 1050°C в
воде, продольные образцы А=2 мм
- 138
ТАБЛИЦА 118
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ДЕФОРМАЦИИ (ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 3 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА-
ЗАКАЛКА С 1050 °C В ВОДЕ, 10 мии)
Степень обжатия, % ав> МПа а0>2, МПа б5, % [л, (мкТл-м)/А
0 766 463 59,1 1,26
10 830 675 42,2 —
' 20 1104 1109 19,8 1,25
40 1250 1180 12,1 1,75
60 1365 1299 6,9 1,88
ТАБЛИЦА 119
ВЛИЯНИЕ ТИПА НАДРЕЗА И ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ
НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ -253 °C (ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 20 мм)
^зак’ °C Радиус надреза 0,2 мм Радиус надреза 0,5 мм
<т“, МПа фи, % Ств/Ств фИ/Ф а“, МПа фи, % ап/ап В' В Фи/Ф
Глубина надреза 0,75 мм
1050 221 8,4 1.3 0,42 222 -1 13,1 1,3 0,65
1200 211 8,8 1,25 0,49 212 13,6 1,25 0,75
1250 210 11,5 1,23 0,75 203 14,4 1,2 0,95
- Глубина надреза 1,5 мм , 7
1050 250 8,8 1,47 0,44 256 13,6 1,5 0,68
1200 244 8,4 1,43 0,47 254 13,1 1,49 0,72
1250 226 7,9 1,33 0,52 250 — 1,47 —
, ТАБЛИЦА 120
f
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИИ
(ПРУТОК ДИАМЕТРОМ 16 мм; ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА:
ЗАКАЛКА С 1050 °C В ВОДЕ)
8,_ С”1 *исп’ °C ств- МПа СТ0,2’ МПа б5, % Ф, % 8, С"1 ^ИСП’ °C %- МПа СТ0,2* МПа б5, %
10-1 20 785 450 49 70 IO"3 1000 575 485 137 72
10-1 800 258 212 46,3 64 1050 40,0 35,5 120 65
1000 117 57 72,6 84 1100 31,0 25,0 107,5 67
1200 53,5 21 57,8 89 1150 23,5 19,0 104 66
IO"3 —196 1575 995 55,5 60 1200 19,0 15,0 97 64
20 780 445 64 75
139
ТАБЛИЦА 121
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Сварка Режим термообработки t. °C ав’ МПа KCU, Дж/ма Угол, град
до сварки после сварки
Аргонодуговая, воль- Закалка 300 650 —
фрамовым электро- с 1050 °C 20 860 110 180
дом, без присадки, на воздухе, —70 1150 100 180
лист 2 мм 10 мин —196 1530 по 46
—253 1680 90 —
То же Закалка 300 — 150 —.
1200 °C на 20 680 140 —
воздухе, 20 мин —196 1460 ПО —
—253 1420 100 —
Аргонодуговая, воль- » — 300 510 240 - —
фрамовым электро- 20 700 230 —
дом с присадкой про- —196 1410 130 —
волоки —253 1510 130 —
Св-10Х16Н25АМ6,
лист 5 мм
» Закалка 300 470 230 —
с 1200 °C на 20 620 230 —
воздухе, 20 мин —196 1370 150 —
—253 1420 150 —
Ручная электродуго- То же 300 610 160 —
вая, лист 12 мм 20 690 140 ——
—70 820 120 —
—196 1230 100 —
/ —253 1?80 100 —
Автоматическая под » 300 550 170 —
флюсом АН-26, лист 20 690 160 /
12 мм —70 820 —- —
—196 1190 90 —
—253 1390 90 —
ТАБЛИЦА 122
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (Л),
УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ (р), КОЭФФИЦИЕНТ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
*ИСП’ °С Е-101, МПа Л 1№, Вт/(м-°С) р, {Ом -мм2)/м Температурный интервал, °C а Ю-», 1/°С
—253 22,3 0,252 . —253—20 9,3
—196 21,1 0,088 — — 196—20 11,5
20 21,3 0,155 0,71 —100—20 14,6
100 20,0 0,163 0,78 —50—20 15,1
t 200 19,3 0,168 0,86 20—100 15,7
300 18,9 0,197 0,92 20—200 16,0
400 18,3 0,210 0,97 20—300 16,8
500 16,8 0,231 1,03 . 20—400 17,3
600 15,8 0,244 1,09 20—500 18,0
700 — 0,263 1,13 20—600 18,4
800 — 0,288 1,16 20—700 18,5
Примечание. Термическая обработка: закалка с 1050 ’С в воде.
140
ТАБЛИЦА 123
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат
ГОСТ или ТУ
Размеры, мм
Лист ТОЛСТЫЙ
ТУ 14-1-2455—78
То же, тонкий
Сорт
ТУ 14-1-2476—78 (Ш,
ВД)
ГОСТ 5949—75
ТУ 14-1-3041—80
ТУ 14-1-952—74 (Ш)
ТУ 14-1-1141—74
h = 5 - 7, I < 2000; h = 8,
I = 1800; h = 9, I < 1600, h =
= 10—11, Z< 1400; h = 12—
13, Z < 1250, h = 14—15, I <
< 1100, b = 710—1000*1
h = 0,7—6,0
C3
d = 12—48
d = 10—180
d — 10—180
*' Для всех толщин.
бованиями по механическим свойствам и стойкости к межкристал-
литной коррозии, которые предъявляют к сварному соединению
(табл. 114—120).
Сталь 07Х21Г7АН5 технологична в условиях пайки поверхно-
сти активными припоями.
Технологические свойства. Окончательной термической обработ-
кой для стали 07Х21Г9АН5 является закалка с 1000—1050 °C
в воде. Указанная обработка позволяет полностью перевести в твер-
дый раствор карбиды хрома, которые могли выделиться в резуль-
тате предыдущей обработки/а также снять наклеп после горячей
и холодной пластической деформации. Сталь 07Х21Г7АН5 обла-
дает удовлетворительной технологичностью при горячей обработке
давлением, оптимальная температура которой 1120—850 °C
(табл. 121, 123).
8. СТАЛЬ 03Х13АГ19 (ЧС36)
Применение. Сталь 03Х13АГ19 (ЧС36) предназначена для изготов-
ления сварных крупногабаритных металлоконструкций, работаю-
щих при температурах не ниже —196 °C. Применение стали
03Х13АГ19 взамен стали 12Х18Н10Т позволяет уменьшить метал-
лоемкость конструкций за-счет более высокой прочности и соот-
ветственно снизить расход хладагентов, идущих на захолаживание
криогенного оборудования.
Химический состав, % (по массе): С < 0,03; Si < 0,6; Ni 1,0;
S < 0,025; Р < 0,035; Мп 19—22,0; Сг 12—15,0; N 0,05—0,10;
Са (расч.) 0,10; Се (расч.) 0,10; В (расч.) 0,003.
141
Структура. Сталь относится к аустенитному классу. После
закалки с 980—1000 °C структура состоит из аустенитных равноос-
ных зерен. [
Мартенситное превращение аустенита в стали происходит под
воздействием холодной пластической деформации при температу-
рах ниже —150 °C по типу у -> &" и у -> а". В изломе образцов,
испытанных на растяжение или ударную вязкость, при температу-
рах ниже 20 °C, обнаруживается 30 % е"-мартенсита и ~ 40 %
«"-мартенсита (табл. 124—128).
Коррозионная стойкость-. Сталь коррозионностойка в атмос-
ферных условиях,(кроме морской). Ее можно применять в качестве
коррозионностойкого материала для работы в слабоагрессивных
средах.
Скорость коррозии сварных соединений в различных средах
различна, мкм/год (табл. 129):
5—65 % HNO3 при 20 °C ............................. 1—8
50 %-ная HNO3 до 40 °C. 30 %-ная HNO3 до 60 °C . 20
20—50 %-ная NH4NO3 .................................. 4
1,5 %-ная HNO3 до 80 °C............................. 20
20 %-ный моноэтаноламин (МЭА) до 80—100 °C .... 1
7,1 % ная вискоза 4-6,4 %-ный NaOH + ПАВ........... 2—4
Н2О с 10—50 мг/л Cl" до 29 °C (pH = 7,8) ....... 1
Н2О с 0,65—1,18 мг/л Cl" до 24 СС (pH = 6,4—8,9) . 1
Н2О с 100 мг/л Cl-i до 40 °C (pH = 7) ........... 1
Н2О 4- 2? г/л Na2SO3 до 75 °C....................... 2
25—30 %-ный аммиак................................... 6
35—60 %-ный полиэтиленгликоль до 25 °C (pH = 5,4) . 1
Глицерин ............................................ 1
Щелочные среды до 80—100 °C (pH = 7—14)............1—20
Формалин, меланж, бутанол до 90 °C (pH = 4,55—5,50) 7
Жирные кислоты, льняное масло, эпоксидная смола . 2
Капролактам по фенольной схеме:
64—68 %-ный лактам, 38—40 %-ный (NH^NOa, 1 г/л
до 35—68 °C (pH = 5) ............................. 1
Фенольно-водородная смесь:
60—70 % водорода, 50 % фенола до 145—150 °C . . . 1
Лактам до 100 °C .................................. 0
- ТАБЛИЦА 124
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав, МПа %,2’ МПа
Лист толстый ТУ 14-1-743—73 670 370 40
То же, тонкий ТУ 14-1-2849—79 650 350 40
Трубы горячедеформи- ТУ 14-3-301—74, 650 350 40
рованные и холодноде- ТУ 14-3-303—74
формированные
Трубная заготовка ТУ 14-1-2682—79 650 350 40
Прутки ТУ 14-1-2595—79 650 350 40
Примечание. KCU 19®=100 Дж/м*.
142
ТАБЛИЦА 125
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРА X
(СОРТАМЕНТ- ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 12 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА С 980 °C, 30 мин, ВОДА)
W °с ав, МПа а0>2, МПа б5, % ф, % KCV, Дж/м2 п, об Я S Я S“O
20 890 381 63,0 74,5
600 342 127 39,8 62,4 330 — —.
700 249 127 50,2 51,3 328 — —.
800 160 109 62,1 68,2 300 3,4 34,2
900 95 76 64,5 52,2 216 4,6 23,8
950 — — — — 5,4 —.
1000 62 53 58 52 182 6,2 18,9
1050 — — — — 158 7,2 16,1
1100 38 30 60,6 48,8 142 8,7 10,2
1150 — — ___ 121 9,1 8,6
1200 20 15 50 59 105 12,5 7,1
1250 — — — — — 14,0 5,4
ТАБЛИЦА 126
ВЛИЯНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОКАТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
(ТЕРМООБРАБОТКА: 1) ЗАКАЛКА С 980-1000 °C, В ВОДЕ;
2) ЗАКАЛКА С 980 °C, ОТПУСК ПРИ 800 °C, ОХЛАЖДЕНИЕ НА ВОЗДУХЕ,
3) ЗАКАЛКА С 1200 В ВОДЕ)
*исп’ °C ав, МПа а0,2, МПа б5, % ф, %
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Продольное направление
20 730 770 — 370 410 — 66 65 — 63 71 —
—70 1050 — 490 — —. 70 —. — 75 — —
—196 1330 1330 — 730 760 —. 30. 30 —. 20 28 ___
—253 1360 — 870 — — ю/ — 18 —• —
Поперечное направление
20 790 780 710 410 400 330 60 72 70 63 64 ' 62
—70 1020 — —. 480 — 66 — 68 — —
—196; 1300 1350 1160 730 760 700 31 32 20 22 27 20
—253 1390. —• — 900 — •— 10 •— — 16 — —
Физические свойства. Магнитная проницаемость 1.25Х
Х10-6 (мкТл-м)/А, удельное электрическое сопротивление
0,804 мкОм-м; плотность 7,8 г/см3 (табл. 130).
Сварка. Сталь сваривается всеми видами сварки — аргоноду-
говой, ручной, электродуговой и автоматической под флюсом.
.143
ТАБЛИЦА 127
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 980 “С В ВОДЕ 30 мин)
t , °C (Т . МГТя U>, % кси. KCV, КСТ,
‘исп’ Дж/м2 Дж/м3 Дж/м3
—20 790 410 60 63 310 3,1 220
250 2,40 140
—70 - 1020 480 66 68 — —
—196 1300 730 31 22 425 100 67
100 85 50
—253 900 12 100 75 60
1390 16 85 70 —
—269 1390 950 10 14 94 62
— —
Примечание В числителе — продольные образцы, в знаменателе — попереч-
ные При —269 °C К1С =80 МН/м3/3.
I ТАБЛИЦА 128
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ
ДЕФОРМАЦИИ (ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 1050 °C)
^исп’ °C %’ МПа Ча- МПа- б5’ % ф. % «’S- МПа фн, % *исп- °C Ч- МПа Ча- мпа б5, % % «’S- МПа Фн. %
Скорость деформации 10~ Ч"1 Скорость деформации 10~3 с-1
800 213 — 56 70 — — 20 720 305 64 77 1025 33,8
1000 102 — 78 90 — — —196 1250 550 64 63 1565 18,6
1050 88 — 76 90 — — 800 138 98 73 76 265 45,2
1100 73 — 61 90 — — 1000 53 47 64 58 113 43,1
1150 59 — 74 90 — — 1050 42 38 49 58 92 44,1
1200 45 69 90 — 1100 34 32 53 59 69 45,7
1150 25 24 58 57 56 48,9
1200 14 14 92 65 34 57,3
Для сварки рекомендуются: проволока из сталей марок
Св-01 Х19Н18Г10АМ4 и Св-05Х15Н9Г6АМ; электроды марки
АНВ-24; флюсы АН-45, АН-26С, АН-26СП.
Технологические параметры. Сталь может подвергаться всем
видам механической обработки, а также штамповке, вытяжке, во-
лочению. При обработке резанием стойкость инструмента несколько
144
ТАБЛИЦА 129
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
В ЗАВИСИМОСТИ О СТЕПЕНИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
(ИСХОДНЫЙ СОРТАМЕНТ ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 3 мм,
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА С 1000 °C, 10 мин В ВОДЕ)
Степень обжатия, % %> МПа °о,у МПа б5’ % И» (мкТл м)/А
0 790 370 70 1,25
10 800 520 32 1,25
20 960 810 22 1,25
30 1120 960 12 1,35
Степень обжатия, % %- МПа ао,2- МПа б5’ % И» (мкТл м)/А
40 1280 ИЗО 8 2,30
50 1390 1230 7 2,60
60 1670 1480 5 5,50
ТАБЛИЦА 130
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Т емпературный интервал, °C а 10-°, 1/°С с, Дж/(КГ-°К) X 10, Вт (м К) Е 104, МПа
—263 0,05 2
—253 0,1 6 —. —
—233 0,4 — 4,9 —
—223 0,9 66 5,9 —
—203 2,7 145 7,4 —
—173 2,8 260 9,2 21,8
—123 6,3 368 11,1 —
—73 7,6 447 12,9 20,9
0 11,9 507 15,1 —
20 14,6 493 — 20,7
20—100 15,9 — 40,6 20,2
20—200 18,1 — 40,3 19,3
20—300 18,3 42,0 19,6
20—400 17,5 — 46,6 20,5
20—500 16,8 — 51,5 21,5
20—600 16,1 — 54,7 22,3
20—700 14,9 — 58,5 22,7
20—800 13,7 — 61,8 23,7
20—900 — — 64,0 —
ниже, чем при обработке стали 12Х18Н10Т (на 20 % при Точении
и на 15 % при сверлении) (табл. 131).
Температурный интервал горячей обработки давлением 950—
1200 °C. Травление шлифов для выявления микроструктуры про-
изводится в 20 %-ном растворе HNO3. При изготовлении изделий
методами холодной деформации часто необходимо проведение про-
межуточной термической обработки по режиму: закалка с 950—
1000 °C в воде или на воздухе.
145
ТАБЛИЦА 131
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ 20 °C
(ЧИСЛИТЕЛЬ) И —196 °C (ЗНАМЕНАТЕЛЬ) (ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 12 мм,
ПРОВОЛОКА ДИАМЕТРОМ 3 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА
С 980 °C В ВОДЕ)
Проволока ав- МПа ° а0,2’ МПа кси, Дж/Ма K.CV, Дж/м3 б5, %
Св (ИХ19Н18Г10АМ4 642 405 178 137 54,3
1105 750 64 38 13,0
Св 05Х15Н9Г6АМ 682 408 165 124 51,7
1253 759 89 55 28,1
СВ-04Х19Н9*1 689 182 153
1246 84 32
** Испытывали поперечные образцы
--------------------------1-----
ТАБЛИЦА 132
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат / ТУ Размеры, мм
Лист толстый То же, тонкий Трубы горячедеформи- ров энные То же, холодноцеформи- ров энные Трубная заютовка Прутки ТУ 14-1-743—73 ТУ 14-1-2849—79 ТУ 14-3 301—74 ТУ 14-3-303—74 ТУ 14-1-2682—79 ТУ 14-1-2595—79 6=6—20, 6= 1400—1600; 1 = 4500—6500 h = 0,8—3,9 По ГОСТ 9941—81 По ГОСТ 9940—81 d = 90—160
Для удаления окалины перед травлением рекомендуется раз-
рыхление ее в растворе NaOH (200 г/л) + КМпО4 (50 г/л) при
90—100 °C. Химическую пассивацию проводят в растворах HNO,
(300 г/л) + КаСг2О7 (6 г/л) (табл. 132).
9. СТАЛЬ 03Х20Н16АГ6
Применение. Сталь 03Х20Н16АГ6 применяют для изготовления
сварных крупногабаритных емкостей и трубопроводов, находя-
щихся длительное время под давлением при периодической смене
температур от 20 до —269 °C, а также используют как немагнитный
материал.
146
ТАБЛИЦА 133
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ТЕХНИЧЕСКИМ
УСЛОВИЯМ
Полуфабрикат ТУ ав> МПа а0,2’ МПа б5- % кси, Дж/м3
Лист толстый ТУ 14-1-3291—81 670 370 30 120
Сорт ТУ 14-1-2922—80 670—650 370—350 30 120
ТАБЛИЦА 134
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 1050 'С В ВОДЕ)
*исп’ °с JaB, МПа а0,2, МПа б5, % Ф, % КСU, Дж/м2
20 700 405 65,7 74,1
900 162 ПО 18,4 18,6 —
950 120 73 19,0 17,9 —
1000 88 50 32,9 20,7 60, 88
1050 63 38 38,6 29,8 75, 65
1100 44 26 40,0 39,8 81, 82
1150 27 23 43,3 36,0 132, 125
1200 27 23 41,8 36,6 145, 200
1250 14 12 64,4 50,6 172, 180
ТАБЛИЦА 135
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 16 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
- ЗАКАЛКА С 1000 °C В ВОДЕ)
^ИСП’ С ав, МПа °0,2’ МПа МПа б5. % Ф, % кси, Дж/м2 KCV, дж/м3 КСТ, Дж/м2
20 780 410 1280 52 75 220 160 140
—196 1550 900 2000 48 44 120 100 100
—153 1930 1360 2700 31 27 100 90 80
—269 1500 1000 — 25 21 80 — —
Примечание. При —269 °C К1(,=160 МН/м3^.
Перечнем материалов, рекомендуемых для изготовления сосу-
дов, работающих под давлением, допускается применение стали
при температурах от 600 до —269 °C без ограничения давления.
Химический состав, % (по массе): С < 0,025; Si < 0,6; Мп
6—7,5; Сг 20—25;'Ni 15—16,5; N 0,15—0,28; S < 0,02; Р < 0,025.
Структура. После оптимальной термической обработки (за-
калка с 1050 °C в воде) сталь имеет при температурах от 1200 до
147
ТАБЛИЦА 136
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МАГНЙТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 3 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 1000 ° С В ВОДЕ)
£, % %- МПа а0,2’ МПа б5’ % ц» (мкТл м)/А £» % ав- МПа ао,2- МПа 65- % р. (мкТл м)/А
0 675 370 52 1,0 40 1060 950 8 1,0
10 780 590 38 1,0 60 1200 1160 5 1,о
20 880 820 18 ’,0
ТАБЛИЦА 137
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ (ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА С 1050 °C В ВОДЕ)
1, °C а 10-°, 1/°С с, дж/(кг К) X, Вт (м К) t, °C а 10-“, 1/°С с, Дж/(кг К) X, Вт(м К)
27 16,10 481 17,5 —213 3,22 130 7,4
0 15,64 467 15,4 —223 1,78 8,5 6,9
—23 15,20 458 14,1 —233 0,75 50 6,3
—73 13,91 424 12,2 —243 0,13 25 5,2
—123 11,93 369 10,2 —253 0,06 5 3,8
— 173 8,27 263 8,6 —260 0,04 4,6 2,5
—196 5,7/3 190 8,0 —269 0,01 — 0,65
—203 4,84 170 7,7
ТАБЛИЦА 138
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
(ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 16 мм)
Вид сварного соединения *исп> °с ов, МПа КС U, дж/м’
Автоматическая сварка под флюсом 20 640 1,80
АН-26 с проволокой — 196 1190 50—90
Св-03Х19Н15Г6АМВ2 —253 1360 40—90
—269 1420 40
Ручная аргонолуговая сваркгГ про- 20 680 100
волокой Св-03Х19Н15Г6АМВ2 —196 1300 50—90
—253 1610 40—90
—269 1520 40—90
Примечание Угол загиба во всех случаях более 180°.
—269 °C чисто аустенитную структуру. Стабильный аустенит
в стали сохраняется и при пластической деформации при темпера-
турах до —269 °C. Таким образом, закаленная сталь 03Х20Н16АГ6
однофазна и немагнитна во всем диапазоне температур от 1250
до —269 °C, в том числе и при пластической деформации.
148
ТАБЛИЦА 139
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат Технические условия Размеры, мм
Лист толстый ТУ 14-1-3291—81 h = 8—22, Ь = 1400—1600, / = 4000—6000
Сорт ТУ 14-1-2922—80 d = 18—180
При нагреве в интервале 600—850 °C продолжительностью более
1 ч по границам зерен аустенита можно наблюдать отдельные вы-
деления карбонитридных фаз.
При перегреве (1250—1350 °C) стали по границам зерен наблю-
даются выделения фазы эвтектического строения (53 % Fe, 14,7 %
Ni, 8,3 % Mn, 0,6 % Si). Присутствие этой фазы может быть при-
чиной образования трещин и надрывов при горячей пластической
деформации. Склонность к выделению указанной фазы значительно
уменьшается, если ограничивается содержание кремния до 0,45 %.
Образование эвтектической фазы по границам зерен является не-
исправимым дефектом, так как не устраняется последующей терми-
ческой обработкой (табл. 133—136).
Коррозионная стойкость. В закаленном состоянии сталь имеет
высокую коррозионную стойкость в промышленной атмосфере, а
также в слабо- и среднеокислительных средах. В 15—55 %-ной
азотной кислоте ее стойкость близка стойкости стали типа Х18Н10
(табл. 137).
Сварка. Сталь 03Х20Н16АГ6 сваривается ручной электродуго-
вой сваркой, ручной и автоматической аргонодуговой, автоматиче-
ской сваркой под флюсом.
Стойкость стали против образования горячих трещин удовлет-
ворительная.
Сталь сваривается со сталями аустенитного класса 04Х18Н10
и 12Х18Н10Т, а также с углеродистой сталью 20 и низколегиро-
ванной 09Г2С.
Технологические параметры. Сталь деформируется в горячем
состоянии при 1200—900 °C; подвергается холодной пластической
деформации (штамповке, гибке, высадке, вытяжке и т. д.). Однако
вследствие повышенной склонности к деформационному упрочне-
нию при холодной пластической деформации требует приложения
больших усилий по сравнению со сталью типа Х18Н10 (табл. 138).
После пластической деформации (горячей или холодной) не-
обходима термическая обработка, состоящая в нагреве до 1000—
1050 °C и достаточно быстром охлаждении (обдуш воздухом или
в воде). Время нагрева выбирают из расчета 2—3 мин на 1 мм се-
чения при посадке в печь с заданной температурой.
149
Для удаления окалины после термической обработки применяют
травление в реактиве 140 г/л HNO3 + 50 г/л HF при 20 °C
(табл. 139).
Глава V ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ И ДРУГИЕ СТАЛИ
— АУСТЕНИТНО-ФЕРРИТНОГО КЛАССА
1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ и свойств
Структура коррозионностойких сталей аустенитно-ферритного
класса состоит из равномерно чередующихся зерен аустенита
и 6-феррита. При этом обе структурные составляющие могут иметь
определенную направленность вследствие предшествующей пласти-
ческой деформации (рис. 59). При комнатной температуре коли-
чество каждой структурной составляющей обычно равно 40—60 %.
Наличие двухфазной структуры придает сталям аустенитно-фер-
ритного класса свойства, которые характерны в отдельности для
аустенитных и ферритных сталей. В то же время стали аустенитно-
ферритного класса обладают рядом свойств, которые определяют
самостоятельные области их применения.
При нагреве в интервале 450—500 °C в ферритной составляющей
протекают /Процессы, приводящие к 475-град хрупкости. Скорость ,
развития этого процесса, сопровождающегося уменьшением пла-
стичности и ударной вязкости (рис. 60), тем больше, чем выше со-
держание хрома в 6-ферритеи чем большую долю занимает 6-феррит
в структуре стали.
При последующем нагреве в интервале 650—800 °C в ферритной
составляющей происходит выделение интерметаллидного соедине-
ния типа FeCr (a-фаза). Одновременно с этим процессом в интер-
вале 650—860 °C из аустенитной составляющей стали выделяются
избыточные карбиды хрома типа Сг23С6. Оба превращения сни-
жают пластичность и ударную вязкость стали, но одновременно
сопровождаются повышением твердости и прочности.
На практике следует иметь в виду, что процессы, происходящие
в стали в интервалах 450—500 и 650—850 °C в стабилизированных
титаном или ниобием аустенитно-ферритных сталях или сталях
с низким содержанием углерода в твердом растворе, протекают
достаточно медленно и не мешают выполнению технологических
операций, связанных с нагревом в области опасных температур.
В условиях длительной службы при повышенных температурах
предельная рабочая температура для сталей аустенитно-ферритного
класса составляет 350 °C.
Если в результате предшествующей термической обработки со-
отношение аустенита и феррита в стали не было равновесным, то
в процессе нагрева наряду с указанными фазовыми превращениями
150
может происходить выделение игольчатого аустенита в ферритной
составляющей.
Нагрев аустенитно-ферритных сталей выше 1100 °C приводит
к постепенному увеличению количества 6-феррита, в результате
чего сталь может приобрести полностью ферритную структуру
(табл. 140).
Легирующие элементы оказывают влияние на соотношение фаз
в аустенитно-ферритных сталях (см. табл. 135).
Рис 59 Микроструктура аустеиитно-ферритной стали
03X24H6M3 после закалки с 1050 °C в воду X 400
светлая составляющая — аустенит, темная — д-феррит
В других составах, кроме указанных, легирующие элементы'
в большинстве случаев сохраняют признаки своего влияния, но их
количественное воздействие может изменяться в зависимости от
собственной концентрации и присутствия других элементов. Со-
держание легирующих элементов в фазовых составляющих отли-
чается от их средней концентрации в стали. Аустенитная состав-
ляющая обогащается аустенитообразующими элементами, а фер-
ритная — ферритообразующими.
При этом отклонения по содержанию элементов в обеих фазах
по сравнению со средним составом могут составлять песколько про-
центов.
Оптимальной термической обработкой сталей аустенито-феррит-
ного класса является закалка с охлаждением в воде Температура
нагрева под закалку должна обеспечивать полное растворение из-
быточных фаз, которые могли образоваться во время предшествую-
щей тепловой обработки и обеспечить соотношение аустенита и
151
6-феррита в структуре, близкое к единице. После такой термиче-
ской обработки аустенитно-ферритные стали обладают наилучшим
комплексом эксплуатационных свойств. На практике температура
закалки подобных сталей обычно составляет 1000—1100 °C. Время
нагрева под закалку выбирают из расчета 1 мин на 1 мм толщины
изделия.
Гетерофазная аустенитно-ферритная структура придает сталям
более высокую прочность по сравнению с чисто аустенитными или
ферритными. Максимальные значения предела прочности и пре-
дела текучести достигаются при содержании б-феррита 50—60 %.
Рис. 60. Влияние продолжитель-
ности отпуска при 450 °C иа порог
хладноломкости (Тх) аустеиитио-
ферритиой стали 08Х22Н5Т (Э. Г.
Фельдгаидлер)
Известные аустенитно-ферритные стали имеют при комнатной тем-
пературе а0,2 = 450—600 МПа; ав = 600—850 МПа, при б > 30 %
и ф > 50 %. Таким образом, прочность аустенитно-ферритных ста-
лей в 1,5—2,0 раза выше аустенитных и ферритных сталей при
сохранении достаточно высокой пластичности (рис. 61).
При горячей пластической деформации температура начала про-
катки, ковки и других операций должна обеспечивать возможно
«более полное превращение аустенита в б-феррит во избежание об-
ТАБЛИЦА 140
ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ
КОЛИЧЕСТВА б-ФЕРРИТА В СТАЛИ ТИПА Х18Н7
Элемент б-феррит1, % Элемент б-феррит1, % ’Элемент б-феррит1, % Элемент б-феррит1, %
N —20 W 8 Со —6 Сг 15
С —18 Si 8 Си —3 V 19
Ni —10 Мо 11 Мп —1 А1 38
Примеч а н и е Для азота
расчета иа 0,1 % каждого.
и углерода изменение содержания б-феррита из
1 Изменение содержания б-феррита иа 1 % легирующего элемента; — уменьшение,
4- увеличение.
152
разования трещин или рванин. Присутствие аустенита в стали в мо-
мент пластической деформации способствует, возникновению де-
фектов вследствие различия фазовых составляющих по физическим
свойствам, а также прочности и пластичности. Желательно, чтобы
в начале горячей пластической деформации сталь содержала не
более 8—10 %, а в конце ее 25—30 % аустенита. Особенно важно
соблюдать эти условия при горячей прокатке на непрерывных ста-
нах и при горячей прошивке труб.
В связи с присутствием в струк-
туре б-феррита, который при высо-
ких температурах имеет низкую проч-
ность, а также высокую пластичность
и релаксационную способность, аусте-
нитно-ферритные стали обладают хо-
рошей технологичностью при пайке,
сварке и формовке ажурных и точ-
ных конструкций, изготавливаемых
из тонколистового металла.
Аустенитно-ферритные стали обла-
дают высокой общей коррозионной
стойкостью в большом количестве сред
окислительно- и окислительно-восста-
новительного характера и во многих
случаях их можно применять вместо
сталей аустенитного класса типа
Х18Н10Т и X17H13M3T. й-феррит, Л
В сопоставимых условиях испыта-
ния стали аустенитно-ферритного клас-
са имеют близкую, а в некоторых слу-
чаях несколько более высокую сопро-
Рис 61. Влияние содержания
никеля иб-феррита иа механические
свойства аустеиитно-ферритиой ста-
ли с 22 % Сг. (А. А. Бабаков,
Э. Г. Фельдгаидлер)
тивляемость межкристаллитной корро- >
зии по сравнению с аустенитными сталями. Присутствие в стали б-фе-
ррита способствует повышению стойкости к коррозионному растрес-
киванию, что выгодно отличает мдогие аустенитно-ферритные стали
от аустенитных.
Наиболее распространенным примером использования корро-
зионностойких сталей аустенитно-ферритного класса является свар-
ное емкостное, реакционное и теплообменное оборудование, рабо-
тающее в контакте с агрессивными средами. Эти стали применяют
в химической, металлургической, пищевой промышленности и дру-
гих областях техники-.
2. СТАЛЬ 08Х22Н6Т (ЭП53)
Применение. Аустенитно-ферритная сталь марки 08Х22Н6Т (ЭП53)
повышенной прочности рекомендуется для службы преимущест-
венно в окислительных средах.
153
Сталь используют для изготовления сварной химической аппа-
ратуры, в том числе емкостей, испарителей, теплообменников, ре-
акторов, трубопроводов и арматуры. Температура эксплуатации
сварного оборудования от —70 до 300 °C; давление не ограничено.
Сталь 08Х22Н6Т (ЭП53) применяется в качестве заменителя
коррозионностойких сталей типа Х18Н9Т и Х18Н10Т.
Химический состав, % (по массе): С < 0,08; Si, Мп < 0,8; Сг
21,0—23,0; Ni 5,3—6,3; Ti = (5-С — 0,65); S < 0,025; Р < 0,035
(ГОСТ 5632—72).
Рис 62. Области развития хруп-
кости (KCU < 40 Дж/м2) при наг-
реве сталей 08Х22Н6Т (а) и
08X21Н6М2Т (б)
Рис 63. Аиодиые поляризационные
кривые для сталей 08Х22Н6Т (/),
08X21 Н6М2Т(2) И10Х18Н10Т (3) в
1-н растворе H2SO4 при 70 °C после
закалки с 1000 °C в воде
Структура. После оптимальной термической обработки — за-
калки с 1050 °C в воде, сталь имеет аустенитно-ферритную структуру
с соотношением фаз приблизительно 1:1. Кроме того, в структуре
закаленной стали присутствуют карбонитриды титана.
При нагреве в интервале 350—750 °C в ферритной составляющей
стали 08Х22Н6Т (ЭП53) протекают процессы, связанные с 475-град
хрупкостью (350—500 °C) и выделением <т-фазы (500—750 °C), сни-
жающие ударную вязкость (рис. 62) и пластичность.
Из рис. 62 следует, что кратковременные нагревы стали
08Х22Н6Т в интервале температур охрупчивания допустимы.
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-894—64, ТУ 14-1-52—71
и ТУ 14-3-59—72 сталь 08Х22Н6Т не должна обладать склонностью
к межкристаллитной коррозии При испытании по методу AM
ГОСТ 6032—84 с продолжительностью испытания в контрольном
растворе 24 ч. Испытания на межкристаллитную коррозию про-
154
ТАБЛИЦА 141
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат 1. ’гост или ТУ %’ МПа ^0 2’ МПа б5- % Ф, % кси, Дж/м2
Лист толстый ГОСТ 7350—77 600 350 18 60
То же ТУ 14-1-894—74 600 350 18 — —
» ТУ 14-1-52—71 600 350 18 — —
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 650 — 20 — —
Сорт ГОСТ 5949—75 600 350 20 45 —
Трубы горячедефор- мированные1 ГОСТ 9940—72 600 — 24 •— —
То же, холоднока- таные2 ГОСТ 9941—72 600 — 20 — —
То же, горячекатаные и холоднокатаные ТУ 14-3-59—72 600 — 20 — —
ТУ 14 1-894—74 ударная
Примечание По
тируется KCU > 60 Дж/м2
вязкость не определяется
но гаран-
1 Плотность 7,70 103 кг/м3
2 Плотность 7,60 103 кг/м3
водят на образцах после термической обработки по режимам, ука-
занным в нормативно-технической документации на продукцию,
и дополнительного провоцирующего нагрева при 550 °C продол-
жительностью 1 ч с охлаждением на воздухе. По ГОСТ 5582—84,
ГОСТ 5949—75, ГОСТ 7350—77 сталь должна бытьцтойка против
межкристаллитной коррозии при испытании по методам AM и АМУ
(ГОСТ 6032—84) (табл. 141).
Сталь 08Х22Н6Т имеет первый балл стойкости в 65 % -ной азот-
ной кислоте по 85 °C, в 98 %-ной до 40 °C; в 93 %-ной серной кис-
лоте до 70 °C; в смесях азотной и серной кислот (5 % HNO3 +
+ 15 % H2SO4 до /Кип; 5 % HNO3 + 30 % H2SO4 до 95 °C; 50 %
HNO3 + 50 % H2SO4 до 85 °C), мочевине 55—65 %-ной до 60 °C
и 92 %-ной до ПО °C; водных растворах аммиака до 100 °C; 50 Уо-
ном едком кали до 120 °C; 80 %-ной уксусной кислоте до 100 °C;
50 %-ной молочной кислоте до 50 °C; 10—90 %-ной фосфорной кис-
лоте до 100 °C; этиловом и метиловом спиртах до /кип
На рис 63 представлены анодные поляризационные кривые для
сталей 08Х22Н6Т и 10Х18Н10Т. В пассивной и переходной обла-
стях коррозионная стойкость стали 08Х22Н6Т несколько выше
стали 10Х18Н10Т
Сталь обладает повышенной стойкостью к коррозионному рас-
трескиванию в 42 %-ном MgCl2.
Сталь 08Х22Н6Т рекомендуется для изготовления сварного
оборудования, работающего в средах производства азотной кис-
лоты (60 % HNO3) до 80 °C; выпарки и нейтрализации аммиачной
селитры (300 г/л HNO3 + 120 г/л Р2О8) до 90 °C; (450 г/л HNO3 +
155
ТАБЛИЦА 142
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп- °С МПа °0.2’ МПа <5S, % кси, Дж/м» *исп- °с °в- МПа %. 2’ МПа <%, % кси, Дж/м»
— 196 1450 710 30 150 200 510 300 33 300
— 100 980 510 30 200 300 500 300 30 300
0 750 430 37 240 400 500 300 > 30 ЗОЙ
20 680 410, 40 250 500 450 250 30 300
100 550 350 38 250 600 300 180 35 —
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C
ТАБЛИЦА 143
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (£), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а)
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^исгГ °C Е 10', МПа Температур- ный интервал °C а 10-=, 1/°С ^исп’ °C Е 10\ МПа Температур- ный интервал, °C а 10-’, 1/°С
100 х 20,1 20—100 9,6 600 15,4 20—600 16,2
200 19,3 20—200 13,8 700 14,1 20—700 16,5
300 18,1 20—300 16,0 800 13,9 20—800 16,7
400 16,5 20—400 16,0 900 — 20—900 17,1
500 16,2 20—500 16,4
Примечаиие. Термическая обработка’ закалка с 1050°C в воде
'ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 144
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый ГОСТ 7350—77 С.З
ТУ 14-1-894—74 г h = 5—20
ТУ 14-1-52—71 h = 20—40
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 С.З
Сорт ГОСТ 5949—75 сз
Трубы горячедеформированные ГОСТ 9940—81 с.з
ТУ 14-3-59—72
То же, холодподеформированпые ГОСТ 9941—81 сз
ТУ 14-3-59—72
+ 300 г/л Н3РО4 + следы- HF) и до 60 °C; раствора мочевины
(70—90 %-ной концентрации) до 120 °C и калийной селитры,
(120 г/л HNO3 + 80 г/л NaCl) до 100 °C.
Сталь 08Х22Н6Т можно использовать для изготовления аппа-
ратов, применяемых в производстве уксусного ангидрида методом
пиролиза уксусной кислоты.
156
В нефтеперерабатывающей промышленности сталь рекомендо-
вана для применения при производстве жирных кислот до 260 °C
и в пропан-фенольно-крезольных смесях различных параметров; в
производстве красителей; в среде циклогексановой кислоты до 100 °C.
Сталь марки 08Х22Н6Т рекомендуется для применения в про-
изводстве антибиотиков, а также является стойкой против промыш-
ленной, морской и тропической атмосфер. В упомянутых средах
и оборудовании сталь марки 08Х22Н6Т (ЭП53) является полноцен-
ным заменителем стали марки 08Х18Н10Т (табл. 142).
Физические свойства,. Плотность 7,8 • 103 кг/м3. Теплопроводность
при 20 °C составляет 0,168- 10а Вт/(м-°С). Удельное электросопро-
тивление при 20 °C 0,74-10~8 Ом-м. Магнитное насыщение 0,3—
0,5 (Тл-м)/А при 20°C в поле 500 Э. Модуль упругости 20,3-104 * * МПа
при 20 °C.
Сварка. Сталь 08Х22Н6Т обладает хорошей свариваемостью.
При этом используют ручную и автоматическую сварку.
Для ручной электродуговой сварки рекомендуется применять
электроды ЦЛ-11 с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Б. Сварка
этими электродами обеспечивает сварным соединениям высокую
стойкость против общей и межкристаллитной коррозии, хорошую
пластичность (угол загиба 180 °C); предел прочности находится
на уровне основного металла. Аналогичную проволоку используют
и для аргонодуговой и электродуговой автоматической сварки.
Для электродуговой автоматической сварки применяют флюс АН-26.
В обоих случаях сварные соединения имеют механические свой-
ства, предъявляемые к основному металлу, и не склонны к меж-
кристаллитной коррозии (табл. 143).
Сварные соединения стали 08Х22Н6Т, полученные любым спо-
собом, не требуют термической обработки.
Технологические параметры. Термическая обработка стали
08Х22Н6Т — закалка с 1020—1050 °C в воде. Она обеспечивает
наилучшее сочетание механических свойств и коррозионной стой-
кости. Аналогичную термическую обработку применяют для устра-
нения влияния предшествующей холодной или горячей пластиче-
ской деформации.
Температурный интервал горячей пластической деформации
стали 1150—850 °C.
Сталь технологична при обработке давлением в холодном и го-
рячем состояниях (гибка, вальцовка, вытяжка, штамповка).
Обрабатываемость резанием стали 08Х22Н6Т близка обрабаты-
ваемости стали 12Х18Н10Т (табл. 144).
3. СТАЛЬ 03Х23Н6 (ЭИ68)
Применение. Аустенитно-ферритная сталь марки 03Х23Н6 рекомен-
дуется для сварного емкостного оборудования, работающего в про-
изводстве азотной кислоты, аммиачной селитры, адипиновой кислоты.
157
, ТАБЛИЦА 145
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ 20 °C ПО ТЕХНИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ
Полуфабрикат ТУ МПа ао,2- МПа 6S, % кси, Дж/ма
Лист толстый ТУ 14-1-10—71 520 300 25 60
То же ТУ 14-1-1541—75 520 300 25 60
Лист тонкий ТУ 14-1-1905—76 550 300 25 —
Сорт ТУ .4-1-1554—75 520 300 25 —
Рекомендуемая температура эксплуатации сварного оборудова-
ния от —70 до 300 °C.
Сталь 03Х23Н6 (ЭИ68) является заменителем сталей марок
03Х18Н11 и 03Х18АН10, а также, как и сталь марки 08Х22Н6Т
(ЭП53), заменителем сталей типа Х18Н^Т и Х18Н10Т. По сравне-
нию с упомянутыми марками, стабилизированными титаном
(08Х22Н6Т, Х18Н9Т и .Х18Н10Т), низкоуглеродистая сталь
03Х23Н6 обладает более высокой стойкостью к ножевой коррозии
в сварных, соединениях
Химический состав, % (по массе): С > 0,03; Si < 0,4; Мп
1,0—2,0; Сг 22,0—24,0; Ni 5,3—6,3; S < 0,02; Р < 0,035.
Структура. После оптимальной термической обработки — за-
калки с 1000—1050 °C в воде — сталь 03Х23Н6 имеет аустенитно-
ферритнук/ структуру с соотношением фаз приблизительно 1:1.
Термокинетические параметры развития 475-град хрупкости и про-
цесса выделения о-фазы в данной стали близки стали 08Х22Н6Т
(ЭП53) (табл. 145)
Коррозионная стойкость По ТУ 14-1-70—71 и ТУ 14-1-1541—75
сталь 03Х23Н6 не должна обладать склонностью к межкристаллит-
ной коррозии по ГОСТ 6032—84 (метод AM с продолжительностью
испытания в контрольном растворе 24 ч). При испытании в кипящей
67 %-ной азотной кислоте особой чистоты с плотностью
1,41-Ю3 кг/м3 продолжительностью три цикла по 48 ч скорость
коррозии не должна превышать 0,5 мм/год
Испытания по обоим методам проводят на образцах', вырезанных
из листа в состоянии закалки с дополнительным провоцирующим
нагревом при 550 °C, 1 ч.
Сталь 03Х23Н6 рекомендуется для оборудования, работающего
в средах, используемых при производстве азотной кислоты: 10 % -
ной до 140 °C; 20 %-ной до 120 °C; 30 %-ной до 120 °C; от 40—
50 %-ной до 60—70 %-ной до 100 °C, а также при производстве
аммиачной селитры, адипиновой кислоты и т. д.
Сталь обладает повышенной стойкостью к коррозионному рас-
трескиванию в кипящем растворе 42 %-ного хлористого магния.
Сталь 03Х23Н6 рекомендуется для изготовления оборудования:
по производству слабой азотной кислоты и азотных минераль-
158
ТАБЛИЦА 146
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА ОТ 1050 °C С ОХЛАЖДЕНИЕМ В ВОДГ
ЛИСТ ТОЛЩИНОЙ 6 мм, ПРОДОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ
Ссп' °С ав, МПа а0 2, МПа 6О, % Ф, % 'КСU, Дж/м3 п, об
800 150 100 24 35 250
900 100 45 — 200 3,5
1000 50 30 52 35 150 5,2
1100 20 — 60 — 100 6,8
1200 10 8 75,88 61 100 1 8,0, 17,6
ТАБЛИЦА 147
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп- °С ав, МПа °0,2’ МПа 6s» % Ссп' °С ав, МПа а0,2’ МПа в„, %
—100 - 1080 700 39 200 570 300 38
—70 1000 600 41 300 — —
—20 — — — 400 470 150 41
0 750 450 60 500 — — ——
20 890 450 42 600 400 200 36
100 — — — 700 — — —
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде, лист тол-
щиной 6 мм, продольные образцы
ТАБЛИЦА 148
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ТУ Размеры, ^м
Лист толстый ТУ 14-1-10—71 h = 6—20
То же ТУ 1-1541—75 h = 4—11
Лист тонкий ТУ 14-1-1905—76 h = 0,8—3,6
Сорт ТУ 14-1-1554—75 d 200
ных удобрений, в частности трубопроводов для транспортировки
нитрозного газа от компрессора в холодильники первой и второй
ступени (среда — нитрозный газ, азотная кислота, температура
< 230 °C, давление до 1,16 МПа);
трубопроводов для транспортировки продувочных газов (среда—
воздух, содержащий пары азотной кислоты и оксиды азота, темпера-
тура < 70 °C, давление С 0,37 МПа);
абсорбционных колонн для абсорбции оксидов азота из нитроз-
ных газов и получения азотной кислоты концентрацией до 65 %
159
(среда — азотная кислота и нитрозные газы, температуры 40—
70 °C, давление 1,16 МПа) и другого оборудования (табл. 146, 147).
Физические свойства. Плотность 7,7-103 кг/м3. Модуль упругости
(Е-104) при 20 и 300 °C соответственно 20 и 18 МПа. Коэффициент
линейного расширения (а-10-6) в интервале температур 20—100;
20—200 и 20—300 °C соответственно 9,6; 13,8 и 16,0 с-1. Теплопро-
водность 0,168-102 Вт/(м-°С) при 20 °C. Удельное электросопротив-
ление 0,74-10-6 Ом-м при 20 °C. Магнитное насыщение 0,3—
0,5 (Тл-м)/А в поле 500 Э.
Сварка. Сталь 03Х22Н6 обладает хорошей свариваемостью при
ручной сварке. Сварку выполняют электродами марки ОЗЛ-22;
прочность сварного соединения не ниже 0,9 <тв основного металла,
коррозионная стойкость такая же, как у основного металла.
Сварные соединения стали 03Х22Н6 не склонны к ножевой кор-
розии в кипящей 65 %-ной HNO3.
Технологические параметры. Термическая обработка 03Х22Н6—
закалка с 1000—1050 °C в воде; аналогичную термическую обра-
ботку применяют для снятия наклепа после холодной или горячей
пластической деформации (табл. 148).
Горячую пластическую деформацию низкоуглеродистой стали
03Х22Н6 желательно осуществлять при температурах более высо-
ких, чем обычно принятые для коррозионностойких (нержавеющих)
сталей; рекомендуемый интервал горячей деформации в данном
случае составляет 1280—1110 °C. Сталь 03Х22НБ технологична
при операциях гибки, штамповки в холодном и горячем состоянии.
4. СТАЛЬ 08X21Н6М2Т (ЭП54)
Применение. Аустенитно-ферритная сталь марки 08X21Н6М2Т
(ЭП54) повышенной прочности рекомендуется для службы в окис-
лительно-восстановительных средах, например при органическом
синтезе, сернокислотном производстве, целлюлозно-бумажной про-
мышленности и др.
Сталь используют для изготовления сварной химической аппа-
ратуры, в том числе емкостей, теплообменников, реакторов, тру-
бопроводов и арматуры. Температура эксплуатации сварного обо-
рудования от —40 до 300 °C, давление не ограничено.
Сталь 08X21Н6М2Т (ЭП54) успешно используют в качестве за-
менителя коррозионностойких сталей -08Х17Н13М2Т и
10Х17Н13М2Т.
Химический состав, % (по массе): С < 0,08; Si, Мп < 0,8;
Сг 20,0—22,0; Ni 5,5—6,5; Ti 0,20—0,40; Mo 1,8—2,5; S < 0,025;
P < 0,035 (ГОСТ 5632—72).
Структура. После оптимальной термической обработки — за-
калки с 1050 °C в воде сталь имеет аустенитно-ферритную структуру
с соотношением фаз приблизительно 1:1. Кроме того, в структуре
присутствуют карбонитриды титана.
160
Легирующие элементы неравномерно распределяются между
аустенитом и ферритом. Содержание хрома в ферритной составляю-
щей на 6 % выше, чем в аустенитной (соответственно 22 и 16 %),
а содержание никеля в аустенитной на 3 % выше, чем в ферритной
(соответственно 7 и 4 %) содерж-ание молибдена и титана в обеих
фазах почти одинаково.
При нагреве в интервале 350—800 °C в ферритной составляющей
стали 08Х21Н6М2Т (ЭП54) происходят процессы, связанные с
475-град хрупкостью (350—550 °C), и выделяется сг-фаза (600—
800 °C), что сопровождается снижением ударной вязкости (рис. 62)
и пластичности Наиболее быстро ударная вязкость снижается
вследствие сигматизации при 750 °C; уже после выдержки в тече-
ние 1 ч при этой температуре она составляет 40 Дж/м2.
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-894—74, ТУ 14-1-10—71,
ТУ 14-1-52—71 и ТУ 14-3-59—72 сталь 08Х21Н6МЗТ (ЭП54) не
должна обладать склонностью к межкристаллитной коррозии при
испытании по ГОСТ 6032—84, метод AM с продолжительностью
испытания в контрольном растворе 24 ч. Испытания на межкристал-
литную коррозию проводят на образцах после термической обра-
ботки по режимам, указанным в нормативно-технической докумен-
тации на продукцию, и дополнительного провоцирующего нагрева
при 500 °C продолжительностью 1 ч с охлаждением на воздухе.
По ГОСТ 5582—75, ГОСТ 7350—77 и ГОСТ 5949—75 сталь
08Х21Н6М2Т контролируется методами AM и АМУ (ГОСТ 6032—75)
после провоцирующего нагрева при 550 °C в течение 1ч. >
Сталь 08Х21Н6М2Т (ЭП54) имеет первый балл стойкости в орга-
нических кислотах, в том числе уксусной кислоте концентрацией
от 0 до'98 % при /кип; 50 %-ной лимонной кислоте при /кип; 20 %-
ной муравьиной кислоте при /кип и в интервале 80—90 % при
20—40 °C, а также фосфорной кислоте различных концентраций
и концентрированной серной кислоте. Сталь обладает повышенной
стойкостью к коррозионному растрескиванию в MgCl2 (табл. 149).
Сталь 08Х21Н6М2Т (ЭП54) рекомендуют для изготовления свар-
ного оборудования, предназначенного для производства органиче-
ского синтеза (получения меламина, чистой уксусной кислоты и
др.), производстве серной кислоты (92 %-ная H2SO4 + до 7 %
SO2 при 40—60 °C), в производстве термической фосфорной кис-
лоты (80 %-ная Н3РО4 при 100 °C), капролактама, мочевины.
Сталь 08X21Н6М2Т используют для оборудования по произ-
водству сульфатной и сульфитной целлюлозы (фильтрующая аппа-
ратура), хлористого аммония методом выпаривания, сульфата ам-
мония, содержащего свободную серную кислоту до 20 г/л при тем-'
пературах до 100—ПО °C.
В указанных средах сталь 08Х21Н6М2Т является полноценным
заменителем сталей типа Х17Н13М2Т.
Типичное оборудование, изготавливаемое из стали 08X21Н6М2Т,
следующее: ректификационные колонны, экстракционные, насадоч-
6 Заказ № 1127 161
ТАБЛИЦА 149
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав’ МПа а-,2- МПа б5, % Ф, % кси, Дж/м3
Лист толстый ГОСТ 7350—77 588 340 20 60
То же ТУ 14-1-894—74 600 350 20 —
» ТУ 14-1-10—71 600 350 18 — 60
» ТУ 14-1-52—71 600 350 18 — 60
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 600 — 22 — ,—
Сорт ГОСТ 5949—75 600 350 25 45 .—
Трубы горяче- ихо- лоднодеформируемые ТУ 14-3-59—72 — — 20 — —
ТАБЛИЦА 150
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
'исп- °С <тв, МПа 65, % п, об *нсп’ °С МПа б0, % п, об
800 150 48 1100 40 85 9
900 100 63 1150 — — 13
1000 60 65 4 1200 25 130 20
1050 — •— 6
Примечание Термическая обработка, закалка с 1050°C в воде, продольные
образцы. 4
ТАБЛИЦА 151
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ °С ов> МПа °0,2> МПа % гиеп> °с и. МПа- в Sd,2> МПа бБ, %
—196 1600 780 31 200 570 330 34
—100 1200 .620 32- 300 540 300 34
—50 1100 550 32 400 530 300 32
0 800 420 40 500 480 200 32
20 720 440 50 600 300 200 30
100 640 380 39
П р и м Jfi ч ание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде, толстый
лист толщиной 6 мм, продольные образцы
ные, продувные и другие емкости, хранилища, баки, сборники,
ловушки и т. д. (табл, 150—152).
Физические свойства. Плотность 7,7 • 103 кг/м3. Теплопроводность
0,126-102 Вт/(м-°С) при 20 °C. Удельное электросопротивление
0,70-10-6 Ом-м при 20 °C. Магнитное насыщение 0,6 (Тл-м)/А
При 20 °C в поле 500 Э. Модуль упругости 19,3-10~4 МПа при
20 °C.
162
ТАБЛИЦА 152
МОЦУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а)
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Е 10‘, МПа Температур- ный интервал, °C а-10-', 1/°С ^ИСП’ °C £ 10*. МПа Температур- ный интервал, °C а 10-', 1/°С
100 18,5 20—100 9,5 600 15,3 20—600 16,7
200 17,8 20—200 13,8 700 13,& 20—700 17,1
300 16,9 20—300 16,0 800 13,6 20—800 17,1
400 16,4 20 400 16,0 900 — 20—800 17,4
500 16,2 20—500 16,3
Примечание:
Термическая обработка" закалка с 1050 °C в воде
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 153
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый ГОСТ 7350—77 сз
То же ТУ 14-1-894—74 h = 5—20
» ТУ 14-1-10—71 h = 6—20
» ТУ 14-1-52—71 h = 20—50
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 h == 0,8—3,9
Сорт ГОСТ 5949—75 СЗ
Трубы горяче- и холоднокатаные ТУ 14-3-59—72 d < 108
Примечание СЗ — размеры выбирают в соответствии со специализацией
завода
Сварка. Сталь 08Х22Н6М2Т хорошо сваривается всеми видами
ручной и автоматической сварки. В случае ручной электродуговой
сварки используют электроды из проволоки Св-04Х19Ш1МЗ с по-
крытием УОНИ-13 и электроды из проволоки 06Х21Н6М2Т с по-
крытием АНВ-17. Эти же присадочные материалы используют для
автоматической электродуговой и аргонодуговой сварки, а также
ручной аргонодуговой сварки. Независимо от химического состава
присадочного материала в случае электродуговой автоматической
сварки применяют флюс АН-26. При сварке проволокой из аусте-
нито-ферритной стали в шве и околошовной зоне наблюдается не-
равномерное распределение легирующих элементов между аусте-
нитом и fi-ферритом, аналогичное основному металлу.
Сварные соединения стойки (скорость коррозии не более
0,1 мм/год) в 10 %-ной серной кислоте до 40 °C, 85 %-ной уксус-
ной кислоте до 70 °C, 85 %-ной фосфорной кислоте до 70 °C.
Сварные соединения стали 08Х22Н6М2Т, выполненные на ре-
жимах сварки, аналогичных сварке стали типа 10Х18Н10Т, имеют
тлеханические свойства не ниже основного металла, стойки против
6* - 163
межкристаллитной коррозии и не требуют термической обра-
ботки.
Технологические параметры. Термическая обработка стали
08Х21Н6М2Т (ЭП53) заключается в закалке с 1050 °C в воде; ана-
логичную термическую обработку применяют для снятия наклепа
после горячей или холодной пластической деформации (табл. 153).
Температурный интервал горячей пластической ’ деформации
стали 1150—850 °C.
Сталь 08Х21Н6М2Т (ЭП53) может подвергаться гибке и штам-
повке в холодном и горячем состояниях; при этих операциях, а
также при обработке резанием её технологичность аналогична тех-
нологичности стали 10Х17Н13М2Т.
5. СТАЛЬ 03Х22Н6М2 (ЭИ67)
Применение. Аустенитно-ферритную сталь 03Х22Н6М2. рекомен-
дуют для сварного емкостного оборудования, работающего в про-
изводстве минеральных удобрений, сернокислотном и др. Темпера-
тура эксплуатации сварных конструкций от —70 до 300 °C.
Сталь 03£22Н6М2 (ЭИ67) рекомендуют, так же как4 и сталь
07Х21Н6М2Т (ЭП54), взамен стали 10Х17Н13М2Т. По сравнению
с названными марками, стабилизированными титаном (08Х21Н6М2Т,
10Х17Н13М2Т), низкоуглеродистая сталь 03Х22Н6М2 обладает
значительно более высокой стойкостью к ножевой коррозии в свар-
ных соединениях.
Химический состав, % (по массе): С 0,03; Si < 0,4; Мп 1—2;
Сг 21—23; Ni 5,5—6,5; Мо 1,8—2,5; 8 < 0,02; Р < 0,035.
Структура. После оптимальной термической обработки, со-
стоящей из закалки с 1050 °C в воде, сталь 03Х22Н6М2 (ЭИ67)
имеет аустенитно-ферритную структуру с соотношением фаз при-
близительно 1 : 1 Термокинетические параметры развития 475-
град хрупкости и процесса выделения cr-фазы, снижающие пластич-
ность и ударную вязкость, в данной стали близки стали
08Х21Н6М2Т (ЭП54).
Толстый лист по ТУ 14-1-10—71 и ТУ 14-1-1541—75 имеет
\ ав > 520 МПа; а0>2 > 300 МПа; б 25 %; тонкий лист по ТУ
14-1-1905—76 имеет ав > 550 МПа; c>Oj2 > 300 МПа; б > 25 %;
сорт по ТУ. 14-1-1554—75 имеет ав > 520 МПа; а0,2 > 300 МПа;
б > 25 % (табл. 154).
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-10—71 и ТУ 14-1-1541—75
сталь 03Х22Н6М2 не должна обладать склонностью к межкристал-
литной коррозии при испытании по методу AM (ГОСТ 6032—84)
в течение 24 ч. Испытанию по методу AM подвергают закаленные
образцы с дополнительным провоцирующим нагревом при 550 °C,
1ч. , •
164
ТАБЛИЦА 154
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп’ °С ав, МПа а0,2, МПа б5, % Ф, % п, об Мкр, Н м
800 170—220 140—200 53,90 68 3,9—4,6 20
900 80—110 80—100 65,89 99 3,5—5,6 16
1000 52 50 61,109 85 5,5—6,7 9
1100 27 25 58,146 85 6,8—11,0 6
1200 12 И 60,80 77 10,5—19,6 3
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 “С в воде, лист тол-
щиной 6—10 мм, продольные образцы
X ТАБЛИЦА 155
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ °C °в’ МПа а0,2> МПа б5, % •ф, % _^исп’ °C °в' МПа °п,2’ МПа б5, % Ф, %
—100 1300 600 , 40 200 550 300 35 65
—70 1050 550 40 — 300 — — — —
0 750 450 60 70 400 450 100 41 68
20 570 350 30 68 500 — — — —
100 — — — — 600 400 120 38 68
Примеч айне Термическая обработка
ной 6 мм, продольные образцы.
закалка с 1050 °C в воде, лист толщи-
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 156
Полуфабрикат ТУ Ь, мм
Лист толстый ТУ 14-1-10—71 6—20
То же ТУ 14-1-1541—75 4—11
Лист тонкий ТУ 14-1-1905—76 0,8—3,6
При испытании в кипящей (65 ± 2 %)-ной азотной кислоте
(плотность 1,41 • Ю3 кг/м3) при продолжительности испытания три
цикла по 48 ч скорость коррозии в закаленном состоянии не должна
превышать 0,5 мм/год. 1
По стойкости к общей коррозии сталь 03Х22Н6М2 близка к
стали 08Х21Н6М2Т (ЭП54).
Сталь 03Х22Н6М2 рекомендуют для использования в химиче-
ской аппаратуре при производстве мочевины, уксусной кислоты
и капролактама’.
165
Физические свойства. Плотность 7,7-10® кг/м®. Модуль упругости
(Е-104) при 20 и 300 °C соответственно 20 и 18 МПа. Коэффициент
линейного расширения (а-10~в) в интервале температур 20—100,
20—200 и 20—300 °C соответственно 9,5; 13,8 и 16,6 °C-1. Удельное
электросопротивление 0,7-10-6 Ом-м при 20 °C Магнитное насы-
щение 0,6 Тл в поле 500 Э.
Сварка. Сталь 03Х22Н6М2 обладает хорошей свариваемостью
при использовании всех видов ручной сварки. В случае ручной
электродуговой сварки используют электроды марки ОЗЛ-20, а
при аргонодуговой — проволоку 03Х17Н14М2 (ЭП551) (табл. 155,
156)
Прочность сварного соединения не менее 0,9 ав основного ме-
талла, а коррозионная стойкость равна коррозионной стойкости
основного металла. Сварные соединения не требуют термической
обработки.
Технологические параметры. Термическая обработка стали
03Х22Н6М2 — закалка с 1000—1050 °C в воде; аналогичную тер-
мическую обработку применяют для снятия наклепа после холод-
ной или горячей пластической деформации.
Горячую пластическую деформацию низкоуглеродистой стали
03Х22Н6М2 желательно осуществлять при температурах более
высоких, чем обычно принятые для коррозионностойких (нержа-
веющих) сталей. Рекомендуемый интервал горячей деформации
в данном случае составляет 1280—1100 °C Сталь 03Х22Н6М2 тех-
нологична при операциях гибки и штамповки в холодном и горячем
состояниях, а также при обработке резанием.
6. СТАЛЬ 08X18 Г8 ШТ (KQ-3)
Применение. Аустенитно-ферритную сталь 08Х18Г8Н2Т (КО-3)
повышенной прочности рекомендуют для службы преимущественно
в окислительных средах — азотной кислоте, аммиачной селитре
и т. д.
Сталь используют для изготовления сварной химической аппа-
ратуры, в том числе емкостей, реакторов, трубопроводов и других
конструкций.
Температура эксплуатации сварного оборудования от —50 до
300 °C.
Сталь 08Х18Г8Н2Т используют в качестве заменителя корро-
зионностойких сталей типа Х18Н9Т и Х18Н10Т'
Химический состав, % (по массе): С < 0,08; Si < 0,8; Мп
7,9—9,0; Сг 17,0—19,0; Ni 1,8—2,8; Ti 0,20—0,50; S < 0,025;
Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72).
Структура. После оптимальной термической обработки, со-
стоящей в закалке с 1000 °C в воде, сталь 08Х18Г8Н2Т имеет аусте-
нитнотферритную структуру При этом содержание ферритной фазы
составляет 30—50 %. С повышением температуры нагрева до 1200 °C
166
количество 6-феррита увеличивается до 60—80 %. Сталь содержит
включения карбонитридов титана.
В интервале 400—500 °C в ферритной составляющей стали раз-
вивается 475-град хрупкость, сопровождающаяся снижением удар-
ной вязкости (рис. 64) и повышением твердости.
При изотермической выдержке в интервале 500—800 °C феррит-
ная составляющая также претерпевает превращения На первой
стадии из феррита выделяется карбид типа Сг23С6 После выдержки
в течение 1 ч при 650—700 °C выделение карбида сопровождается
образованием вторичного аустенита, количество которого после
10 ч возрастает примерно на 20 % К этому же времени выделение
карбидной фазы в основном заканчивается. Образование вторич-
Рис 64 Ударная вязкость стали
08Х18Г8Н2Т в зависимости от те-
мпературы 500 (/), 600 (2), 700 (3)
и 800 °C (4) и продолжительности
отпуска
ного аустенита сопровождается обогащением феррита хромом.
В местах, наиболее обогащенных хромом, главным образом на гра-
нице феррита и аустенита, происходит выделение cr-фазы В стали
08Х18Г8Н2Т карбид типа Сг23С6 содержит С 6,0 %, Fe 17,9 %;
Сг 67,8 %, Мп 8,8 %, cr-фаза содержит Fe 57 %, Сг 35 %, Мп 8 %.
Превращения при изотермической выдержке в интервале 500—
800 °C снижают ударную вязкость (рис. 64), а на стадии выделения
cr-фазы повышают твердость стали. Закалка стали с 1000 °C пол-
ностью снимает отрицательные последствия нагрева при 400—
600 °C (табл. 157).
Коррозионная стойкость По ТУ 14-1-894—74, ТУ 14-132-89—74,
ТУ 14-3-387—75, сталь 08Х18Г8Н2Т не должна обладать склон-
ностью к межкристаллитной коррозии при испытании по методу
AM ГОСТ 6032—84 с продолжительностью испытания в контроль-
ном растворе 15 ч. По ГОСТ 7350—77 сталь испытывают по методам
AM и АМУ (ГОСТ 6032—84).
Испытания на межкристаллитную коррозию проводят на образ-
цах после термической обработки по режимам, указанным в тех-
нических условиях, и дополнительного провоцирующего нагрева
при 550 °C, 1 ч.
Скорость коррозии стали 08Х18Г8Н2Т не превышает 0,2 мм/год
в 58 %-ной азотной кислоте до 80 °C. Сталь имеет первый балл
167
ТАБЛИЦА 157
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ а0,2, МПа 65, % КС и, Дж/м2
Лист толстый ТУ 14-1-894—74 ГОСТ 7350—77 350 350, 20 20 60!] 60
То же, тонкий Заготовка трубная горя- чекатаная ТУ 14-132-89—74 300 18
ТУ 14-1-1345—74 300 18 100
Труба ТУ 14-3-387—75 300 18 —
Примечание. Для всех полуфабрикатов ав> 600 МПа.
*1 Не определяется, но гарантируется КСУ>60 Дж/м2.
ТАБЛИЦА 158
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп’ °С ав, МПа °о,2’ МП'а У, % Ф, % п, об М , Н'М л.р
800 90 80 45 65 4,0 17,9
900 50 40 45 70 4,9 12,6
1000 / 20 15 60 80 7,0 90,0
1100 10 5,0 70 85 8,0 5,1
1200 — 80 90 20,0 2,7
Примечание Термическая обработка, закалка с 1000°C в воде, продольные
образцы.
ТАБЛИЦА 159
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень об- жатия, % ав, МПа <70>2, МПа 65’ % Степень об- жатия, % ав, МПа о0,2, МПа %
0 650 390 22 30 880 780 6
. - 5 780 660 19 50 1100 1080 3
10 820 700 16
Примечание Термическая обработка: закалка с 1000°C в воде
стойкости в 50 %-ной уксусной кислоте до 80 °C; 40 %-ной фосфор-
ной кислоте до 80 °C.
Типичное химическое оборудование, изготавливаемое из стали
08Х18Г8Н2Т, следующее: сборники раствора мочевины (70 %-ный
раствор при 60 °C и давлении 0,2 МПа); сборники раствора сульфата
аммония (70 %-ный раствор при 80 °C); сепараторы скрубберов
168
ТАБЛИЦА 160
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (В), КОЭФФИЦИЕНТ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^исп* °C Е-101, МПа Температур- ный интервал, °C а 10-\ 1/°С ^ИСП’ 9С е пт, МПа Температур- ный интер- вал, °C а 10-», 1/°С
100 20,3 20—100 12,3 600 16,7 20—600 15,6
200 19,5 20—200 13,1 700 16,0 20—700 16,0
300 18,4 20—300 14,4 800 14,6 20—800 16,4
400 17,7 20—400 14,4 900 16,1 20—900 17,2
500 16,5 20—500 15,3
Примечание Термическая обработка закалка с 1000 "С в воде
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 161
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Лист толстый - То же, тонкий Трубы ТУ 14-1-894—74 -ТУ 14-132-89—74 ТУ 14-3-387—75 II II II >— О 'сл Г°°1 1 to СО
нейтрализации производства аммиачной селитры (смесь аммиач-
ной селитры с азотной кислотой при 80 СС); трубопроводы диаметром
до 300 мм (50 %-ная азотная кислота); коллектор мышьяково-содо-
вого раствора при 40 °C и давлении 0,6 МПа; окислительная башня
(55 %-ная азотная кислота, нитрозный газ при 30 °C и давлении
0,15 МПа). v
Сталь 08Х18Г8Н2Т рекомендуют также для изготовления тепло-
обменника для подогрева газообразного аммиака при температурах
до 200 °C и давлении до 2 МПа '
Сталь 08Х18Г8Н2Т рекомендуют для изготовления котлов же-
лезнодорожных цистерн, транспортирующих 50 %-ную азотную
кислоту, взамен стали 12Х18Н10Т, а также котлов цистерн, пере-
возящих капролактам, азотнокислый аммоний й желтый фосфор.
Физический свойства. Плотность 7,7-102 кг/м3. Теплопроводность
0,21 • 102 Вт/(м-°С) при 20 °C. Удельное электросопротивление
0,71-10“6 Ом-м при 20 °C. Магнитное насыщение 0,58 (Тл-м)/А
при 20 °C в поле 500 Э. Модуль упругости (Е-104) 21,2 МПа при
20 °C (табл. 158, 159). ' ‘
Сварка. Сталь 08Х18Г8Н2Т хорошо сваривается ручной и авто-
матической сваркой. Для ручной сварки рекомендуются электроды
ЦЛ-11 (Св-08Х19Н10Б); для автоматической сварки используют
проволоку из сталей 08Х19Н10Б или 08Х20Н9Г7Т в сочетании
с флюсом АН-26 (табл. 160).
169
Прочность сварных соединений стали 08Х18Г8Н2Т, выполнен-
ных указанными материалами, не ниже прочности основного ме-
талла; коррозионная стойкость сварных соединений в 50 %-ной х
кипящей азотной кислоте аналогична основному металлу; сварные
соединения не склонны к межкристаллитной коррозии по методу
AM (ГОСТ 6032—84).
Технологические параметры. Термическая обработка стали,
08Х18Г8Н2Т состоит из закалки с 980—1020 °C в воде. Аналогич-
ную термическую обработку применяют для снятия наклепа после
холодной и горячей пластической деформации.
Температурный интервал горячей пластической деформации
1150—850 °C.
Сталь подвергается гибке и штамповке в холодном и горячем
состояниях, а также обладает хорошей обрабатываемостью реза-
нием (табл. 161).
7. СТАЛЬ 03X24H6M3 (ЗИ130)
Применение. Аустенитно-ферритная сталь марки 03X24H6M3 пред-
назначена для изготовления оборудования, работающего в средах
производства сложных минеральных удобрений, в частности в эк-
стракционной фосфорной кислоте. Температурный интервал ис-
пользования стали от —40 до 300 °C.
Химический состав, % (по массе): С < 0,03; Si < 0,4; Сг 23,5—
25,0; Ni 5,8^—6,8; Мо 2,5—3,5; N 0,05—0,15; S С 0,02; Р < 0,035;
Мп 1,0—2,0; Се С 0,1; Zr < 0,1; (Al + Ti) < 0,10; Си < 0,030.
Содержания церия и/циркония'?расчетные и химическим анализом
не определяются.
Структура. После оптимальной Термической обработки, со-
стоящей из закалки с 1070 ± 10 °C, выдержки из расчета 2—3 мин
с охлаждением в воде или водяным душем, сталь 03X24H6M3 имеет
аустенитно-ферритную структуру с соотношением обеих фаз при-
мерно 1:1. Термокинетические параметры развития процессов
475-град хрупкости и выделения cr-фазы близки сталям 08Х21Н6МТ
и 03Х22Н6М2.
Сталь 03X24H6M3 имеет в толстом листе по ТУ 14-1-3467—82
следующие механические свойства: сгв > 680 МПа, а0 2 > 440 МПа,
65 > 23 %, KCU > 98 Дж/м2.
Коррозионная стойкость. Сталь 03X24H6M3 при испытании по
методу ВУ и АМУ ГОСТ 6032—84 не склонна к межкристаллитной
коррозии после провоцирующего нагрева при 550 °C в течение
1ч.
При испытании по методу ДУ ГОСТ 6032—84 в закаленном со-
стоянии скорость коррозии за один цикл < 0,4 г/(м2-ч)
Скорость коррозии основного металла и сварных соединений,
выполненных ручной дуговой сваркой, в 32 %-ной экстракцион-
ной фосфорной кислоте при 90 °C на базе 100—500-ч испытаний
не более 0,1 г/(м2-ч) (табл. 162, 163).
170
ТАБЛИЦА 162
ФАКТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НА ОБРАЗЦАХ
ИЗ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА В СОСТОЯНИИ ПОСТАВКИ
Свойства ов, МПа а0,2’ МПа ба, % КСU, Дж/м2
/ Максимальные 815 685 30 196
Минимальные 755 598 25 147
ТУ 14-1-3467—82 (изменение № 1 к ТУ) 686 440 23 98
ТАБЛИЦА 163
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАГУРАХ
(ПРУТКИ ДИАМЕТРОМ 55 мм, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАКАЛКА С 1070 °C В ВОДУ)
^исп’ °C %• МПа °0,2- МПа 65» % Ф, % КС и, ДЖ/М3 ^ИСП’ °C % МПа а0,2 % МПа б5. % Ф, % КС и, Дж/м2
800 139 116 55 55 1050 28 22 97—120 93
900 92 83 68 66 50 1100 16 15 134 96 13
950 54 42 97—141 83 — 1150 10 9 117—197 96 —
1000 31 23 148 94 220 1200 7 — 90—135 96 100
ТАБЛИЦА 164
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ (<зак)
И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ (т) НАГРЕВА ПОД ЗАКАЛКУ
t °г гзак’ п, мин/мм ав, МПа 0о,2.МПа б6 % Ф, % КС U, Дж/м2
1020 1 231/—
3 726 537 38 64 194/185
1050 1 726 554 38 65 224/—
3 690 39 64 240/268
1080 - 1 711 542 36 66 260/243
3 688 535 36 66 ' 241/243
ГК — 816 739 26 61 194/185
Примечание В числителе — надрез перпендикулярен
в знаменателе — параллелен, ГК — горячекатаное состояние
направлению прокатки,
, ТАБЛИЦА 165
УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА ОТ 1070 °C В ВОДУ)
Толщина листа, мм KCU, Дж/мм2, при различных температурах, °C
100 20 0 —20 -40 —60 —80 -100
10 264 241 239 251 224 245 18
55 — 246 270 233 289 272 117 33
171
ТАБЛИЦА 166
УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА ОТПУСКА (Л= 10 мм)
Режим отпуска KCU, Дж/м2 Режим отпуска KCU, Дж/м2
t, °C 1 т, ч i, °C X, ч
400 100_ 161 650 0,5 ' 230
450 5 245 (195) 1 245 (135)
100 7Ь 5 108
500 1 229 700 0,5 203
5 196 (175) 1 164
550 1 244 5 58 (13)
5 235 (?15) 800 0,5 10
100 78 1 6
600 1 245 900 0,5 8
5 191 (175) 1 8
, 100 69
Примечание В скобках — ударная вязкость образцов, вырезанных из сутунки
Л=55 мм, предварительная термическая обработка, закалка с 1070 °C в воде
ТАБЛИЦА 167
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Толстый ЛИСТ/ ТУ 44-11-3467—82 4—11
Сорт ТУ 14-1-33—81 —
Скорость коррозии основного металла в "закаленном состоянии
и после провоцирующих нагревов в интервале 500—700 °C продол-
жительностью 1—5 ч, а также сварных соединений, выполненных
ручной дуговой сваркой электродами 03Л-37-1, ОЗЛ 41 в пульпе
(28 % Р.2О5 + 1,5—2 % F- + 2 % SO3 и с соотношением жидкой
фазы к твердой 2,2—2,6 при 60 °C, продолжительность испытаний
2000 ч) составляет не более 0,1 г/(м2-ч).
По данным НИИхиммаша, в растворах 87 %-ной ортофосфорной
кислоты без примесей, 95 %-ной уксусной, 85 %-ной муравьиной
кислотах при температурах < 95 °C стойкость стали 03X24H6M3
против равномерной коррозии такая же, как у сталей 10X17H13M3T
(ЭИ432) и сплава 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ35) (табл. 164—166).
Физические свойства стали. Плотность 7,7 кг/м3. Удельное элек-
тросопротивление при 20 °C 0,7 Ом-мм2/м. Коэффициент линейного
расширения при различных температурах имеет следующие зна-
чения:
t, °C ...... 20—100 20—200 20—300 20—400 20—500
a IO"8 ....... 14,6 15,3 16,0 16,5 16,9
Продолжение
t, °C . . . . 20—600 20 —700 20—800 20—900 20—1000
а-10-е........ 17,3 17,9 ' 18,2 18,5 18,9
172
Сварка. Сталь 03X24H6AM3 хорошо сваривается ручной аргоно-
дуговой и электродуговой сваркой Прочность сварных соединений
соответствует требованиям ОСТ 26-291—79; фактический коэффи-
циент прочности сварных соединений по сравнению с основным
металлом 0,85—0,9. При температуре 800 °C коэффициент равен 1,
что обеспечивает штампуемость сварных заготовок.
Статический изгиб сварных соединений, выполненных ручной
аргонодуговой сваркой, составляет 120—140 °C, ручной электро-
дуговой 125—130 °C (норма 100 °C),
Технологические параметры. Рекомендуемый температурный ин-
тервал горячей пластической деформации 1200—900 °C. Штамповку
днищ можно осуществлять в холодном состоянии и горячем в ин-
тервале 1100—900 °C. Радиус гибки деталей (в том числе сварных)
в холодном состоянии R — Р,5—2,0 h; в горячем состоянии R =
— 1,0—1 5 h (h — толщина) в интервале 850—950 °C (табл. 167).
Глава VI ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ
АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
1. ОСОБЕННОСТИ структуры и свойств
Для службы в средах повышенной агрессивности используют вы-
соколегированные стали и сплавы на основе железа В данном слу-
чае под термином «высоколегированные» подразумевают группу
материалов, по степени легированности превышающих наиболее
широко распространенные аустенитные стали типа 18-10. Кроме
того, высоколегированные стали обычно легируют определенными
элементами с целью повышения сопротивляемости материала в кон-
кретном электролите или какому-либо виду коррозии.
В первую очередь следует выделить группу достаточно распро-
страненных хромоникелевых сталей, легированных молибденом,
типа Х17Н13М2 (3), проявляющих стойкость в средах восстанови-
тельного характера, а также используемых обычно при опасности
возникновения питтинговой и щелевой коррозии и сероводород-
ного охрупчивания. Далее следует группа хвысоколегированных
сталей и сплавов на хромоникелевой основе, которые дополнительно
комплексно легированы молибденом и медью или молибденом,
медью и кремнием (03Х21Н21М4ГБ, 06ХН28МДТ и др.). Эти до-
рогостоящие материалы обычно используют в ограниченных ко-
личествах для высокоагрессивных сред окислительно-восстанови-
тельного характера. "
В последние годы начали применять также аустенитные стали
на хромоникелевой основе с высоким содержанием кремния (до
6 %), который обеспечивает высокую стойкость в сильноокисли-
173
тельных средах, например кипящей концентрированной азотной
кислоте.
Высокая степень легированности, обеспечивая коррозионную
стойкость в определенной категории сред, имеет в то же время ряд
нежелательных последствий, которые приходится учитывать на
стадии создания марки, ее производства и эксплуатации.
Повышение содержания никеля в у-твердом растворе прежде
всего связано с существенным уменьшением предельной раствори-
мости углерода, а следовательно, с повышением его термодинами-
ческой активности при образовании карбидных фаз. Обычно при-
меняемое в таких случаях снижение содержания углерода до 0,02—
0,03 %, обеспечиваемое экономичными промышленными способами
выплавки, не всегда гарантирует надежную защиту стали или сплава
от межкристаллитной коррозии в сварных соединениях.
Поэтому для высоконикелевых материалов наряду с понижением
содержания углерода в отличие от сталей типа 18-10 и даже 17-13-2,
как правило, необходима дополнительная стабилизации титаном
или ниобием.
С понижением содержания углерода в высоколегированных ста-
лях типа 03Х21Н21М4ГБ одновременно должно возрастать отно-
шение количества задаваемого стабилизатора к углероду (Nb/C
и Ti/C). При этом абсолютное содержание стабилизатора может
и уменьшаться.
Такие элементы, как хром, молибден и кремний, способствуют
выделению a-фазы при отпуске, с минимальным временем ее обра-
зования при температурах 800—850 °C. Образование a-фазы по
границам зерен усложняет механизм межкристаллитной коррозии,
способствуя обеднению граничных зон элементами, входящими в ее
состав — в первую очередь хромом.
Повышение степени легированности по хрому, молибдену и ни-
келю вызывает рост сопротивления пластической деформации при
высоких температурах, что сопровождается увеличением нагрузок
на технологическое оборудование. Определенные трудности возни-
кают при горячем пределе высококремнистых сталей в связи с их
пониженной пластичностью.
Наконец, высоколегированные стали и сплавы на основе железа,
как правило, относятся к материалам с пониженной свариваемостью
в виду их предрасположенности к возникновению горячих' трещин
в сйррых соединениях.
2. СТАДИ 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т (ЭИ448),
10X17H13M3T (ЭИ432), 08Х17Н15МЗТ (ЭП580)
Применение Стали 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T
и 08Х17Н15МЗТ применяют в сварных конструкциях, .работающих
в условиях воздействия фосфорной, муравьиной, уксусной кислот
и других средах повышенной агрессивности; кроме того, сталь
08Х17Н15МЗТ используют для колонн синтеза мочевины.
174
Химический состав, % (по массе): С < 0,08; Si < 0,8; Мп <2,0;
Сг 16,0—18,0; Ni 12,0—14,0; Ti (5-С —0,7); Мо 2,0—3,0 (сталь
08Х17Н13М2Т); С < 0,10; Si < 0,8; Мп < 2,0; Сг 16,0—18,0;
Ni 12,0—14,0; Ti (5-С—0,7); Мо 2,0—3,0 (сталь 10Х17Н13М2Т);
С < 0,10; Si < 0,8; Мп < 2,0; Сг 16,0—18,0; Ni 12,0—14,0; Ti
(5-С — 0,7); Мо 3,0—4,0 (сталь 10X17H13M3T); С < 0,08; Si < 0,8;
Мп < 2,0; Сг 16,0—18,0; Ni 14,0—16,0; Ti 0,3—0,6; Мо 3,0—4,0
(сталь 08Х17Н15МЗТ). Все стали содержат, % (по массе): S < 0,020
и Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72).
Структура. Структура всех сталей в основном аустенитная.
Введение молибдена ,в аустенитную хромоникелевую основу спо-
собствует образованию при высоких температурах нагрева 6-фер-
рита. В связи с этим стали 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2
и 10X17H13M3T могут иметь после высокотемпературного нагрева
(1200—1250 °C) в структуре некоторое количество 6-феррита.
В стали с наибольшим содержанием хрома и молибдена -и мини-
мальным никеля оно может достигать 15—20 %.
При выдержке в интервале 600—750 °C участки 6-феррита яв-
ляются местами образования o’-фазы, что приводит к снижению
ударной вязкости.
В чисто аустенитных плавках стали введение молибдена также ,
способствует сигматизации с выделением о-фазы непосредственно
из аустенита. Однако в этом случае процесс протекает с меНЬшей
скоростью, чем при наличии 6-феррита.
Сталь 08Х17Н15МЗТ вследствие повышенной концентрации
никеля имеет чисто аустенитную структуру.
При выдержках в интервале 600—700 °C продолжительностью
10 ч и более во всех описываемых сталях происходйт выделение
небольших количеств карбидов хрома типа Л4е33С6, а в интервалу
700—850 °C — карбидов титана.
Коррозионная стойкость. По ГОСТ 7350—77 предусмотрен кон-
троль сталей 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т; 10X17H13M3T и
08Х17Н15МЗТ на стойкость против межкристаллитной коррозии
по методам AM и АМУ после провоцирующего нагрева при 650 °C
в течение 1 ч (ГОСТ 6032—84). Аналогичные испытания предусмот-
рены ГОСТ 5949—75 для всех перечисленных сталей, а также
ГОСТ 5582—75 для сталей 10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T и
08Х17Н15МЗТ; ГОСТ. 4986—78 для сталей 10Х17Н13М2Т и
10X17H13M3T; ГОСТ 18143—72 для сталей 10Х17Н13М2Т и
10X17H13M3T; ГОСТ 9940—72 и 9941—72 для сталей 10Х17Н13М2Т
и 08Х17Н15МЗТ.
Указанные стали обладают первым баллом стойкости в 50 %-ной
лимонной кислоте при температуре кипения; 10 %-ной Муравьиной
кислоте до 100 °C; 5, 10 и 25 %-ной серной кислоте до 75 °C;
50 %-ной уксусной кислоте до 100 °C и 80 %-ной до 80 °C; 25 %-ной
фосфорной кислоте при температуре кипения и 40 %-ной до
100 °C.
175
За счет присутствия молибдена стали типа 17-13-2 (3) ц 17-15-3
имеют повышенную сопротивляемость к питтинговой коррозии
в средах, содержащих ионы хлора, по сравнению с хромоникеле-
выми сталями типа 18-10. Наряду с этим молибден снижает стой-
кость сталей против межкристаллитной коррозии в средах окис-
лительного характера.
Из стали 10Х17Н13М2Т изготавливают наиболее ответственную
аппаратуру в производстве синтетической уксусной кислоты, син-
тетического каучука и изопрена.
Сталь 10X17H13M3T сохраняет устойчивое пассивное состояние
в концентрированных растворах едкого натра,, (50 %) при темпера-
туре до 100 °C. Сталь 10X17H13M3T является одним из основных
материалов для изготовления аппаратуры по производству этано-
ламинов. Стабильноаустенитную сталь 08Х17Н15МЗТ применяют
для изготовления колонн синтеза мочевины, так как использование
для этих целей сталей с более низким содержанием никеля обычно
приводит в этих условиях к избирательной коррозии по участкам
6-феррита.
Физические свойства стали 10Х17Н13М.2Т. Плотность 7,9 кг/м3.
Теплопроводность 0,147-102 Вт/(м-°С) при 20 °C. Теплоемкость
0,504-103 Дж/(кг-°С) при 20 °C. Удельное электросопротивление
0,75- 10-в Ом-м при 20 °C. Модуль упругости Е>104 составляет
20,3 МПа при 20 °C. Температурный коэффициент линейного рас-
ширения а-10“в, 1/°С, при различных температурах имеет следую-
щие значения (табл. 168, 169):
а......... 16,5 1-7,5 18,0 18,5 19
1, °C . 20—100 20—200 20—300 20—400 20—500
Сварка. Стали 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T
и 08Х17Н15МЗТ хорошо свариваются ручной и автоматической
электродуговой и газоэлектрической сваркой.
Институт электросварки им. Патона рекомендует для ручной
дуговой сварки сталей 10(08)Х17Н13М2Т и 10X17H13M3T исполь-
зовать электроды ЭА-400/10у и НЖ-13, обеспечивающие стойкость
сварных соединений к межкристаллитной коррозии: Для автома-
тической сварки-этих сталей рекомендуется применять проволоку
Св-04Х19Н11 и Св-06Х19Н10МЗТ в сочетании с флюсами АН-26,
АНФ-14, АНФ-6.
Для автоматической аргонодуговой сварки или сварки под
флюсом стали 08X17H13M3T ИЭС им. Патона рекомендует исполь-
зовать присадочный материал в виде проволоки,
Св-01Х19Н18Г10АМ4, а для ручной дуговой сварки — электроды
АНВ-17, АНВ-18 и АНВ-20.
Технологические’’параметры. Стали 08Х17Н13М2Т,
10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T и 08Х17Н15МЗТ технологичны при
операциях, связанных с горячей пластической деформацией; ин-
тервал горячей деформации сталей 1200—850 °C; для плавок, со-
176
ТАБЛИЦА IfS
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 ”С ПО ГОСТам
Полуфабрикат ГОСТ а,, МПа в °о,2’ МПа б5, % ф, ’й
Сталь 08Х17Н13М2Т /
Лист толстый ГОСТ 7350—77 520 200 40
Сорт ГОСТ 5949—75 500 200 40 50
Сталь 10Х17Н131Л2Т
Лист толстый ГОСТ 7350—77 540 §40 37
То же, тонкий Лента (М) ГОСТ 5582—75 540 —, 35 —
ГОСТ 4986—78 540 — 40*з —
Сорт ГОСТ 5949—75 520 220 . 40 55
Проволока ГОСТ 18143—72 550— 200 — —
900*1 — — —
1100*2 — — —
Трубы горячедеформи- ГОСТ 9940—72 540 — 35 8-10s*4
рованные То же, холодно- и теп- плодеформированные ГОСТ 9941—72 540 — 35 8 10s*4
7 Сталь 10X17H13M3T
Лист толстый ГОСТ 7366—77 540 240 ' 37
То же, тонкий Лента (М) ГОСТ 5582—75 540 — 35
ГОСТ 4986—78 540 — 40*з —
Сорт ГОСТ 5949—75 540 200 40 45
Проволока ГОСТ 18143—72 550—900 — 20 —
1100*4 — — —
_ Сталь 08Х17Н15МЗТ
Лист толстый ГОСТ 7350—77 520 200 40
То же, тонкий ГОСТ 5582—84 540 — 35 —
Сорт ГОСТ 5949—75 500 200 35 45
Трубы горячедефор- мированные ГОСТ 9940—72 520 — 35 8-10s*4
То же, холоднодефор- ми рованные ГОСТ 9941—72 560 — 35 8.10s*4
4*1 Проволока в «мягком» состоянии после термической обработки *2 Проволока на
гартовашгая *3 Указано значение 64 *4 Плотность
ТАБЛИЦА 169
ИСПЫТАНИЕ НА СКРУЧИВАНИЕ СТАЛЕЙ 10X17H13M3T И 10Х17Н13М2Т
(ДАННЫЕ ЧЕЛЯБИНСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА)
Сталь Число оборотов до разрушения при различных температурах, °C
950 1000 1050 1100 1150 1200 1225 1250
10X17H13M3T 6,5 8,0 7,4 8,0 ' 12,0 13,4 16,4 16,8
10Х17Н13М2Т 5,3 7,0 8,4 13,0 9,0 11,0 — 15,6
177
держащих 6-феррит, рекомендуется некоторое снижение темпера-
туры начала деформации. Все стали допускают высокие степени
холодной пластической деформации.
Рекомендуемой термической обработкой для всех сталей яв-
ляется закалка с 1050—1080 °C в воде.
3. СТАЛЬ 03X17H14M3
Применение. Сталь 03X17H14M3 применяют для изготовления ос-
новных узлов оборудования для проведения синтеза карбамида
и капролактама.
Сталь 03X17H14M3 хорошо сваривается.
Химический состав, % (по массе): С < 0,03; Si < 0,4; Мп
1,0—2,0; Сг 16,0—18,0; Ni 13,0—15,0; Мо 2,5—3,1; S < 0,020;
Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72)
Структура После стандартной термической обработки, состоя-
щей из закалки с 1080 °C в воде, сталь 03X17H14M3 имеет аусте-
нитную структуру (отдельные плавки, содержащие хром и молиб-
ден на верхнем пределе, а никель — на нижнем, при нагреве под
горячую пластическую обработку могут иметь в структуре до 10 %
6-феррита) При нагреве в интервале 550—950 °C в стали
03X17H14M3 происходит выделение карбидов типа Л4е23Св и гекса-
гональной фазы типа АВ2. Выделение карбидной фазы наиболее
активно происходит при 750 °C и наблюдается уже после кратко-
временных 'выдержек (порядка 10 мин). Карбидная реакция со-
провождается появлением склонности стали к межкристаллитной
коррозии; время провоцирующего нагрева зависит от свойств кон-
трольного раствора.
Присутствие фазы ДВ2 не оказывает влияния на склонность
стали к межкристаллитной коррозии.
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-1154—74, ТУ 14-1-1541—75,
ТУ 14-1-692—73, ТУ 14-1-240—72 и ТУ 1-2144—77 сталь
03X17H14M3 не должна быть склонна к межкристаллитной корро-
зии при испытании в 65 %-ной кипящей азотной кислоте (плот-
ность 1,41 г/см3), приготовленной из особо чистой кислоты марки
ОСЧ-11-3 по ГОСТ 11125—73 и дистиллированной воды Продол-
жительность испытаний по всем техническим условиям, кроме
ТУ 1-2144—77, три цикла по 48 ч на образцах в закаленном состоя-
нии; по ТУ 1-2144—77 продолжительность испытаний пять циклов
по 48 ч. Скорость коррозии не должна превышать 0,5 мм/год
(табл 170)
По ГОСТ 5582—75, сталь 03X17H14M3 не должна быть склон-
ной к межкристаллитной коррозии по методу ДУ (ГОСТ 6032—84);
по ТУ 14-1-1847—76 контроль на стойкость к межкристаллитной
коррозии осуществляется по методу АМУ (ГОСТ 6032—84).
Во всех случаях контроль стойкости стали к межкристаллитной
коррозии проводят на образцах в состоянии поставки, т. е. после
закалки.
178
ТАБЛИЦА ПО
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав, МПа а0_а, МПа 6„, %
Лист толстый ТУ 14-1-1154—74 500 200 40
То же ТУ 14-1-1541—75 500 200 40
» ТУ 14-1-2144—75 500 200 40
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 500 200 40
То же ТУ 14-1-692—73 500 200 —
Сорт ТУ 14-1-240—72 500 200 40
Трубы горячедеформиро- ТУ 14-3-396—75 500 200 30** 1
ванные
То же, холодподеформи- ТУ 14-3-396—75 500 200 30*1
рованные
Поковки ТУ 14-1847—76 — — 50
* Указано значение в
На рис. 65 показаны области выделения карбидов и области,
в которых сталь 03X17H14M3 склонна к межкристаллитной корро-
зии, выявленные испытаниями в слабоокислительной (метод AM
ГОСТ 6032—84) и окислительной средах (в кипящем 65 %-ном
растворе азотной кислоты). Выделения карбидов не являются опас-
ными при испытании хпо методу AM, но недопустимы при испытании
в 65 %-ной азотной кислоте. Наибольшая скорость коррозии на-
блюдается в области режимов отпуска, в результате которых об-
разуется сплошная пограничная цепочка карбидов.
Рнс 65 Области выделения карби-
дов хрома (а) и области склонности
к межкристаллитной коррозии ста-
ли 03X17H14M3 в слабоокисли-
тельной (б) и окислительной сре-
дах
1 — 0,5, 2 — 1—2, 3 — 2—5
мм/год, I — нет выделений; II —
одиночные выделения; III — взаи-
мосвязанные выделения по гра-
ницам, заштрихованные участки-
области МКК
179
ТАБЛИЦА 171
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
'ней- °с ов, МПа о0,2, МПа 6S, % Ф, % КС и. Дж/м3 п, об Н«м
800 280 200 23 30 ’ 200 5 30
900 130 1-00 57 58 210 6 20—27
1000 80 50 78 70 200 7—8 10
1100 50 20 78 62 150 10 10
1200 20 10 95 80 100 13—15 5,0
Примечание Термическая обработка закалка с 1100 °C в воде, лист толщи
ной 20 мм, продольные образцы.
ТАБЛИЦА 172
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
г , °C исп’ ав, МПа аР12, МПа 65, % *исп’ °С ав, МПа %2. МПа 6а, %
—196 1100 600 60 200 490 200 45
— 100 800 380 70 400 510 280 30
—50 700 320 65 600 400 100 50
0 620 260 60
Примечание Термичесиая обработка закалка с 1100°C в воде, лист тол
щиной 6 мм, продольные образцы
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 173
Полуфабрик ат ~ ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый ТУ 144-1154—74 h = 8—20
То же ТУ 14-1-1541—75 h= 4—11
» ТУ 14-1-2144—77 h = 20—50
Лист тонкий -ТУ 14-1-692—73 h = 0,8—3,9
То же ГОСТ 5582—75 СЗ
Сорт ТУ 14-1-240—72 СЗ
Поковка ТУ 14 1 1847—76 С
Трубная заготовка ТУ 14-1-2132—77 d = 80—180
ТУ 14-1-2134—77 d= 180—270
ТУ 1-1183—74 d = 90—160
Трубы горячедеформированные ТУ 14-3-396—75 d= 89—159
То же, холоднодеформированны ТУ 14-3-396—75 d = 25—89
Примечание С — по согласованной специализации
к
180
Сталь 03X17H14M3 рекомендуется для изготовления сварных
конструкций, работающих в условиях производства карбамида,
капролактама, в кипящей фосфорной и 10 %-ной уксусной кисло-
тах, а также в сернокислых средах. »
При производстве карбамида сталь 03X17H14M3 используют
для изготовления смесителей и футеровки колонн синтеза, а при
производстве капролактама — реактора окисления циклогексана.
Физические свойства. Плотность 7,75 кг/м3. Теплопроводность
0,294-102 Вт/(м-°С) при 20 °C Удельное электросопротивление
0,73-10~6 Ом-м при 20 °C Модуль упругости Е-104 * при 20 и 300 °C.
соответственно 19,5 и 19,0 МПа. Коэффициент линейного расшире-
ния (а-10~6) в интервале 20—200 и 20—300 °C соответственно 13,8
и 14,4-°C-1 (табл. 171, 172).
Сварка. Сталь 03X17H14M3 обладает хорошей свариваемостью
всеми видами ручной и автоматической сварки.
При ручной электродуговой сварке применяют электроды марки
ОЗЛ-20 с проволокой из стали 03Х17Н14М2 (ЭП551). При автома-
тической сварке под флюсом или в среде защитного газа используют
проволоку той же марки При этом прочность и коррозионная стой-
кость сварных соединений не ниже прочности и коррозионной стой-
кости основного металла.
Сварные соединения стали 03X17H14M3 в среде синтеза карба-
мида имеют скорость коррозии 0,041—0,11 мм/год, стойки к меж-
кристаллитной коррозии и не подвержены ножевой коррозии.
Технологические параметры. Горячая пластическая деформация
стали 03X17H14M3 осуществляется в интервале 1150—900 °C; сталь
имеет высокую пластичность при горячей и холодной пластической
деформации. Для снятия наклепа после горячей или холодной пла-
стической деформации применяют термическую обработку, состоя-
щую из закалки с 1080 ± 20 °C в воде (табл. 173).
4. СТАЛЬ 02Х8Н22С6 (ЭП794)
Применение. Сталь 02Х8Н22С6 (ЭП794) предназначена для свар-
ного оборудования, работающего под воздействием концентриро-
ванной азотной кислоты при высоких температурах (85 %-ной кон-
центрации и выше при температуре до 100 ~°С).
Химический состав, % (по массе): С < 0,02; Мп < 0,6; Si
5,4—6,7; Сг 7,5—10,0; Ni 21,0-=23,0; S < 0,02; Р < 0,03.
Структура. После оптимальной термической обработки, со-
стоящей из закалки с 1050 °C в воде, сталь имеет чисто аустенит-
ную структуру.
При 550—850 °C в условиях длительного нагрева в стали
02Х8Н22С6 происходит выделение избыточной интерметаллидной
фазы, содержащей примерно Si 9 %; Сг 8,5 %; Ni 21 % (железо —
остальное), что снижает ударную вязкость.
Если после оптимальной термической обработки сталь имеет
181
ТАБЛИЦА 174
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 ° ПО ТУ
Полуфабрикат ТУ ав, МПа ао,2’ МПа б5, %
Лист ТОЛСТЫЙ ТУ 14-1-3801—85 540 195 40
То же, тонкий ТУ 14-1-3802—84 540 195 40
Сорт ТУ 14-1-3812—84 520 195 45
Сварочная проволока ТУ 14-1-3233—81 Контролируются
ТАБЛИЦА 175
СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ СТАЛИ 02Х&Н22С6 В АЗОТНОЙ КИСЛОТЕ
HNO3, % ^кор* ММ/Г°А’ ПРИ темпе- ратурах, °C HNO3 % ’’кор’ ММ/Г°Д’ при темпе- ратурах, °G
90 100 90 100
65 0,33 0,71 85 0,11 0,20
75 0,22 0,50 98 0,05 0,14
ТАБЛИЦА 176
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп’ °с ав, МПа а0,2’ МПа б5, % кси, Дж/м2 п, об Мкр, Н м
700 320 280 77 9
800 200 190 112 370 17 31
900 90 80 133' 350 29 18
1000 . 50 ' 30 153 260 38 11
1050 40 23 152 240 48 —
1100 33 17 147 220 43 60
1150 22 13 140 120 24 —
1200 16 11 112 30 12 40
1250 — — — 30 — —
Примечание< Термическая обработка закалка с 1050°C в воде
ударную вязкость 200—250 Дж/м2, то после выдержки 100 ч при
температурах наиболее интенсивного выделения избыточной фазы
ударная вязкость снижается- до 100—120 Дж/м2 (табл. 174, 175).
Из приведенных данных следует, что применение стали
02Х8Н22С6 эффективно только в области высоких концентраций
азотной кислоты. Сталь обладает повышенной стойкостью к корро-
зионному растрескиванию в 42 %-ном растворе MgCl2 (табл. 176).
182
ТАБЛИЦА 177
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % ав- МПа СТ0 2’ МПа б5,% 1 Степень обжатия, % ав- МПа ®0 2’ МПа б5, %
0 720 300 72 70 1340 1230 5
10 820 600 45 80 1390 1340 3
30 1030 940 23 90 1500 1430 2
50 1190 1110 8
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде
Физический свойства. Плотность 7,7 кг/м3. Теплопроводность
0,134-102 Вт/(м-°С) при 20 °C Модуль упругости при 17,8-104 МПа
при 20 °C.
Сварка Сталь 02Х8Н22С6 сваривается ручной и автоматической
сйаркой. Для ручной электродуговой сварки используют электроды
марки ОЗЛ-24 с проволокой из стали 02Х17Н14С4. Для автомати-
ческой электродуговой и ручной аргонодуговой сварки рекомен-1
дуется проволока из стали 02Х8Н22С6. Скорость коррозии сварных
соединений, выполненных всеми указанными способами, в 98 %-ной
HNO3 при 100 °C составляет 0,22 мм/год Технология сварки раз-
работана ИЭС им. Патона и Московским опытно-сварочным заво-
дом.
Во избежание возникновения склонности сварных соединений
к межкристаллитной коррозии оборудование после сварки необхо-
димо подвергать термической обработке (закалка с 1050 °C в воде).
Технологические параметры. Оптимальной термической обработ-
кой стали марки 02Х8Н22С6 является закалка с 1050 °C в воде;
ТАБЛИЦА 17 S
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е) И КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО
РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^ИСП’ °C Е кА МПа, Темпера- турный интервал а ю“6, 1/°с ^исп’ °C Е кА МПа Темпера турный интервал, °C а 10 ”, 1/°С
100 17,0 20—100 12,3 600 14,0 20—600 16,6
200 16,4 20—200 14,4 700 13,2 20—700 —
300 — 20—300 — 800 12,2 20—800 17,4
400 15,2 20—400 15,7 900 — 20—900 17,9
500 — 20—500 — 1000 — 20—1000 18,0
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде
183
ТАБЛИЦА 179
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Лист толстый То же, тонкий Сорт Трубная заготовка Труба Сварочная проволока ТУ 14-1-3801—84 ТУ 14-1-3802—84 ТУ 14-3812—84 ТУ 14-3164—81 ТУ 1-3660—83 ТУ 14-3-1024—81 ТУ 14-3233—81* h= 4—11 h = 1,5—3,9 d= 12—38, 55—100, S = 75, 85, 100 d=-180 d = 150, 160 d = 26—57 d= 2—4
* Механические свойства не нормируются, но контролируются
времяУнагрева и выдержки задают из расчета 2 мин на 1 мм тол-
щины полуфабриката или изделия. После указанной термической
обработки сталь обладает наилучшим сочетанием коррозионной
стойкости и механических свойств (табл. 177—179). Аналогичную
термическую обработку применяют и для снятия наклепа "после
горячей или холодной пластической деформации.
Температурный интервал горячей пластической деформации
стали 02Х8Н22С6 составляет 1150—850 °C Сталь хорошо подвер-
гается гибке, а также штамповке в горячем и холодном состояниях.
5. СТАЛЬ 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ35)
Применение. Сталь 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ35) предназначена для из-
готовления сварного оборудования, используемого для производ-
ства экстракционной фосфорной кислоты полугидратного и дигид-
ратного способов повышения и комплексных минеральных удоб-
рений
Сталь 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ35) применяют для изготовления ем-
костей и реакционной аппаратуры, трубопроводов, сепараторов
и других конструкций 1
Сталь 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ35) применяют для изготовления
сварной аппаратуры', работающей под давлением до 7 МПа включи-
тельно и под вакуумом — с остаточным давлением не менее 666 Па,
а также работающей без давления и под наливом
Химический состав, % (по массе): С < 0,03; Si С 0,6; Мп
1,8—2,5; Сг 20,0—22,0; N1 20,0—22,0; Мо 3,4—3,7;-Nb (С-15—0,8);
S < 0,020; Р < 0,030 (ГОСТ 5632—72)
Структура. После оптимальной термической обработки (за-
калки с 1060—1120 °C в воде) сталь 03Х21Н21М4ГБ имеет аусте-
нитную структуру с включениями карбидов ниобия, возможно
присутствие небольших количеств о-фазы.
184
При нагреве в интервале 550—950 °C в стали наблюдается вы-
деление о-фазы (550—950 °C) и карбида хрома типа Л4е23С6 (550—
700 °C); оба процесса снижают ударную вязкость и пластичность
(рис. 66). В результате выделения карбидной фазы сталь обнару-
живает склонность к межкристаллитной коррозии, которая воз-
никает при испытании в промышленной экстракционной кислоте
(32 % Р2О6, 2 % F и 1,8 % SO3 при 70—75 °C в течение 2000 ч)
после нагрева при 650 °C в течение 500 ч.
Коррозионная стойкость. По ГОСТ 7350—77, ГОСТ 5582—75
и ТУ 14-1-1190—75 сталь 03Х21Н21М4ГБ не должна обладать
склонностью к межкристаллитной коррозии при испытании по
Рис. 66 Влияние продолжительно-
сти отпуска при 650 °C в течение
2 (/) и 50 ч (2) на ударную вязкость
и пластичность стали
03Х21Н21М4ГБ
методам В и ВУ ГОСТ 6032—84. Перед испытанием образцы, за-
каленные с 1100 °C, подвергают провоцирующему нагреву при
700 °C, 1 ч. По ТУ 14-1-160—71 на склонность к межкристаллитной
коррозии сталь не испытывают.
Скорость коррозии стали-03Х21Н21М4ГБ7не превышает пер-
вого балла^’в экстракционной фосфорной кислоте: 10—30 % до
100—105 °C, 31—49 % до 80 °C; 50—71 % до НО °C; 42 % до 140 °C;
в термической фосфорной кислоте: 10—79 % до 100 °C; 80—114 %
до 120 °C; 115 % до 160 °C; в серной кислоте: 10—20 % до 80 °C;
10 % с примесью SO2 (7—9 %) до 30 °C, 95 % до 70 °C; в уксусной
кислоте до 96 %-ной концентрации при 120 °C.
Сталь 03Х21Н21М4ГБ имеет высокую коррозионную стойкость
в среде производства борной кислоты. Так, скорость коррозии стали
в боратовбй пульпе, содержащей до 0,6 % H2SO4, 6,03 % В2О3
и 5,08 % MgO при 90 °C, составляла не более 0,001 мм/год.
Сталь 03Х21Н21М4ГБ в закаленном состоянии и ее сварные
соединения обладают высокой стойкостью к общей, межкристал-
литной и питтинговой коррозии в промышленных средах произ-
водства экстракционной фосфорной кислоты (пульпа 32 % Р2О6,
1,8 % F, 1,8 % SO3 при 68—72 °C) и упаренной фосфорной кислоты
(пульпа 54 % Р2О5, 0,3 % F, 1,2 % SO2 при 80—90 °C), а также
185
в средах производства ацетилцеллюлозы, винилацетата в среде
варочных котлов сульфитцеллюлозы на кальциевом, натриевом,
магниевом и смешанном основаниях.
Из стали 03Х21Н21М4ГБ изготавливают мешалки турбинного
типа (высота 4500 мм, диаметр 300 мм, скорость вращения
700 об/мин) для перемешивания пульпы, содержащей 32 % Р2О5,
1,8 % F (в виде H2SiFe), 2,5 % SO4 (в виде H2SO4) и фосфогипс
при 70 °C, пульпопроводы (28—36 % Р2О5, 1,6—1,8 % F, 1,6—
3,0 % SO2 при 70—88 °C), сепараторы, экстракторы (диаметром
Рис. 67. Потенциостатические
кривые стали 03X21Н21М4ГБ,
испытанной в 30 %-иой HsSO4,
при 50 °C
1 — закалка с 1070 °C в воде;
2 — то же, отпуск 650 °C, 10 ч
до 8000 мм и высотой до 5500 мм) при
производстве экстракционной фосфорной
кислоты с примесью ионов фтора.
На рис. 67 представлены потенциоста-
тические кривые стали 03Х21Н21М4ГБ
для закаленного и отпущенного состоя-
ний. Отпуск стали при 650 °C в течение
10 ч облегчает ее пассивацию и в интер-
вале (+ 0,02) -j- (+ 0,25) В улучшает его
пассивационные характеристики. При
потенциалах + 0,25 В кривая для отпу-
щенного сплава смещается в сторону
больших плотностей тока. т. е. скорость
коррозии увеличивается (табл. 180).
Физические свойства. Плотность 8,0
кг/м3. Теплопроводность 0,172-102
Вт/(м-°С) при 20 °C. Магнитная про-
ницаемость-1,252 (мкТл-м)/А. Модуль
упругости 18-104 МПа прй 20 °C (табл.
181 -183).
Сварка. Сталь 03Х21Н21М4ГБ свари-
вается ручной электродуговой, ручной
аргонодуговой и автоматической сваркой. Основной трудностью
при сварке стали 03X21Н21М4ГБ является склонность к образо-
ванию горячих трещин, вероятность появления которых увели-
чивается с ростом силы сварочного тока, величины зазора в
стыке, при выполнении первого прохода.
Согласно рекомендациям НИИхиммаша сталь толщиной до
10 мм удовлетворительно сваривается всеми видами ручной элек-
тродуговой сварки. Аргонодуговой метод рекомендуется применять
при толщинах стали до 6 мм, а также для сварки корневых швов
при толщине более 10 мм. Сталь 03Х21Н21М4ГБ толщиной более
10 мм удовлетворительно сваривается -обеими видами ручной ду-
говой сварки при пониженном содержании ниобия в металле кор-
невых проходов шва. Для предупреждения образования горячих
трещин и сварных соединениях толщиной более 10 мм корневые
швы необходимо сваривать обратно-ступенчатым способом с исполь-
зованием сварочных материалов без ниобия. Для сварки стали
186
ТАБЛИЦА 180
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
<исп> °С %’ МПа °0,2' МПа б5, % Ф % KCU, Дж/м2 п, об ^кр- Н м
800 230 170 60 56 190 4,4 34
900 160 130 87 70 140 5,8 26
1000 80 55 _84 67 130—210 9,8 18
1100 45 28 73 60 62—156 14,0 10
1200 23 13 72 71 63—180 14,8 6,0
Примечание Термическая обработка закалка с 1080’С в воде, продольные
образцы.
ТАБЛИЦА 181
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^ИСП’ °C ав’ МПа ао,2’ МПа б8- % ф. % KCU, Дж/м= ^ИСП’ °C °в’ МПа а0,2’ МПа б5’ % ф> % KCU,
— 196 1200 650 59 59 130 200 560 230 41 61 240
—100 830 430 60 71 180 300 560 190 40 65 300
—60 770 400 62 70 150 400 540 200 40 61 230
0 700 340 49 71 280 500 540 190 37 56 200
20 670 330 49 67 240 600 490 200 43 57 210
100 590 230 43 66 260 700 360 180 36 54 200
Примечание Термическая обработка закалка с 1080”С в воде, продольные
образцы
ТАБЛИЦА 182
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень сжатия, % МПа °0,2’ МПа б5- % Степень обжатия, % ав’ МПа °0,2’ МПа б5’ %
0 670 330 49 40 1080 1020 10
10 700 630 25 50 1120 1070 8
20 920 830 17 60 1170 1120 6
30 950 840 17
Примечание Термическая обработка закалка с 1080°C в воде, продольные
образцы
187
' , ТАБЛИЦА 183
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (?),
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
<ИСП> °с Е Ю4> МПа Л-102, Вт/(м °C) Темпер атурный интервал, °C а 10-"’ 1/°С
100 17,3 0,133 20—100 13,7
200 16,6 0,148 20—2Q0 15,3
300 15,9 0,161 20—300 16,7
400 15,4 0,175 20—400 17,0
500 14,6 0,188 20—500 17,0
600 13,9 0,204 20—600 17,3
700 13,1 0,217 20—700 18,1
800 12,6 0,235 20—800 18,5
900 11,9 0,255 20—900 18,5
Примечание Термическая обработка закалка с 10§0°C в воде
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 184
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размер, мм
Лист толстый То же, тонкий Сорт Сварочная проволока S' ГОСТ 7350—77 ГОСТ 5582—84 ТУ 14-1-1190—75 ТУ 14-1-160—71*1 h = 4—20 h = 0,8—3,9 d= 200 d = 2,0, 3,0 и 4,0
*' Имеется в виду сталь ЗИ69, отличающаяся от стали ЗИ35 более риаким содержа-
нием марганца (не более 0,6
толщиной более 12 мм рекомендуется применять комбинированный
метод (аргонодуговой и сварку штучными электродами). При
сварке с U-образной разделкой разделку кромок под сварку необ-
ходимо быполнять раскрытием со стороны действия коррозионной
среды Швы, обращенные к коррозионной'среде, следует выполнять
в последнюю очередь только электродом ОЗЛ-17У. }
Для ручной электросварки стали 03Х21Н21М4ГБ толщиной до
10 мм и для заполнения разделки при толщине стали более 10 мм
рекомендуются электроды ОЗЛ-17У, ОЗЛ-26А, АНВ-17 с прово-
локой Св-01Х19Н18Г10АМ4; для сварки корневых проходов стали
толщиной более 10 мм — электроды ОЗЛ-26А с покрытием без
ниобия на проволоке 03Х21Н21М4 (ЭИ87), ОЗЛ-17У с покрытием
без ниобия на проволоке Св-ОЗХ23Н28ЙЗДЗТ; для сварки указан-
ной стали со сталями (J8X18H10T, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т,
СтЗ, 20К — электроды ЭА-395/9.
188
Для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом
стали толщиной до 10 мм и для заполнения разделки при толщине
стали более 10 мм рекомендуется проволока Св-03 Х23Н28МЗДЗТ
и проволока 02Х21Н21Мг4Б (ЭИ69), для сварки корневых про-
ходов стали толщиной более 10 мм —^проволока 03Х21Н21М4
(ЭИ87). Для автоматической сварки рекомендуется проволока
Св-01 Х19Н18Г10АМ4 (ЭП690) и флюс АН-18.
Технологические параметры. Термическая обработка ' стали
03Х21Н21М4ГБ — закалка с 1060—1120 °C в воде; аналогичную
термическую обработку применяют для снятия наклепа после хо-
лодной или горячей пластической деформации.
Температурный интервал прокатки 1200—850 °C, штамповки
1160—900 °C.
Сталь хорошо деформируется в холодном и горячем состояниях.
При гибке заготовки из листовой стали толщиной 5 мм в холодном
и горячем состояниях минимальные радиусы гибки не должны быть
меньше двух толщин листа (табл, 184).
6. СПЛАВ 06ХН28МДТ (ЭИ943)
Применение. Сплав 06ХН28МДТ предназначен для службы в ус-
ловиях производства серной кислоты различных концентраций до
80 °C, сложных минеральных удобрений, экстракционной фосфор-
ной кислоты и других средах повышенной агрессивности.
Сплав используют для изготовления сварной химической аппа-
ратуры, в том числе реакторов, теплообменников, трубопроводов,
емкостей и различной арматуры.
Химический состав, % (по массе): С < 0,06; Si, Мп < 0,8;
Сг 22,0—25,0; Ni 26,0—29,0; Ti 0,5—0,9; Mo 2,5—3,0; Си 2,5—3,5;
S < 0,020; Р < 0,035 (ГОСТ 5632—72).
Структура. После оптимальной термической обработки (за-
калки с 1050—1080 °C в воде) сплав имеет чисто аустенитную струк-
туру. При нагреве в интервале 700—800 °C в сплаве выделяются
карбиды хррма типа Ме23Св и высоко хромистая о-фаза. Выделение
этих структурных составляющих по границам зерен сопровож-
дается, по-видимому, обеднением приграничных областей по хрому,
что при определенных условиях может явиться причиной межкри-
сталлитной коррозии.
Приведем данные о стойкости к межкристаллитной корро-
зии сплава 06ХН28МДТ промышленного производства (табл.
185).
Коррозионная стойкость. По ГОСТ 5949—75, ГОСТ 7350—77
и ГОСТ 4986—-78 сплав 06ХН28МДТ не должен быть склоннымкмеж-
кристаллитной коррозии по методам В и ВУ с продолжительностью
испытания в контрольном растворе соответственно 144 и 48 ч; по
ГОСТ 5582—75 предусмотрено испытание только методом В. Перед
испытанием сталь подвергают провоцирующему нагреву при 700 °C
189
ТАБЛИЦА IBS
ФАЗОВЫЙ СОСТАВ и Стойкость К МЕЖКРИСТАЛЛИТНОЙ КОРРОЗИИ
СПЛАВА 06ХН28МДТ (% С<0,054, % Мп 0,20, % Si 0,61, % Сг 22,2, % N1 26,7,
% Си 2,7, % Мо 2,6, % Ti 0,7)
Термическая обработка2 Испытание иа меж- кристаллитную кор- розию по методу В У (ГОСТ 6032—84) Фазовый состав9 Выход фаз,%
t, °C X, мин
Состояние поставки Нет Ti(C, N) 0,2
. 700 20 Нет 44е23С6? 1 i(C, N) 0,3
700- 60 Есть li (С, N) 0,4
800 20 Есть Л4е23С6, Ti(C, N) 0,5
800 60 Есть A4e23Ce, Ti(C, N) 0,5
1 Состояние поставки 2 Основой сплава является р-твердый раствор, во всех слу-
чаях осадок содержал небольшое количество сульфида титана.
ТАБЛИЦА 186
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам
Полуфабрикат гост <7В, МПа <г0,2, МПа 65, %
Лист толстый ГОСТ 7350—77 550 2200 35
То же, тонкий ГОСТ 5582—75 550 — 35
Сорт ГОСТ 5949—75 По согласованию
Лента (М) / ГОСТ 4986—78 560 25
ТАБЛИЦА 187
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
t, °C afi, МПа а0,2, МПа б5, % ф, % кси, Дж/мя п, об aS
800 250 180 40 45 НО 3 180
900 180 150 30 40 120 6 130
1000 100 90 25 40 100 22 70
1100 50 — 35 40 100 24 100
1200 — — — — — 22 40
Примечание Термическая обработка
иой 16 мм, продольные образцы
закалка с 1080°C в воде, лист толщи-
в течение 20 мин по ГОСТ 5949—75, ГОСТ 7350—77 и нагреву при
650 °C в течение 1 ч по ГОСТ 5582—75 (табл. 186).
Сплав 06ХН28МДТ имеет следующую скорость коррозии в сер-
ной кислоте при 80 °C, определенную на базе 100 ч испытания:
Укор, г/(м2-ч) . . H2SO4, % . . . . 0,015 10 0,0080 20 0,230 30 0,140 40 0,009 50
Продолжение
Укор, г/(м2-ч) . . 0,20 1,14 0,31 0,27 /
H2SO4, % .... 60 70 80 90
190
На рис. 68 представлены анодные потенциостатические кривые
для сплава 06ХН28МДТ в серной кислоте, которые характерны для
материала, склонного к пассивации. Основные электрохимические
и коррозионные характеристики сплава в 50 %-ной серной кислоте
при 50 (I) и 80 °C (II) следующие:
I н
Фс, В ..................... 0,074 0,079
Скорость саморастворения,
г/(м2-ч)...................2,73- 10“2 2,86-10-1
Фп, В .......................... 0,15 0,15
1П, А/см2 ................. 1,585-IO-5 2,29-10-*
in п, А/см2 ................. 7,67-10-’ 1,73-10”®
Акор, г/(м2-ч) 7,96-10-s 1,8-10"2
Скорость саморастворения при 50 и 80 °C составляет 2,63-10“®
и 2,75-10“6 А/см2 соответственно (табл. 187—189.)
Физические свойства. Плотность 7,96 кг/м3. Теплопроводность
0,134-Ю2 Вт/(м-°С) при 20 °C. Удельное электросопротивление
Рис 68. Анодные потенциостати-
ческие кривые для сплава 1
06ХН28МДТ (ЭИ943) в состоянии
поставки (закалка с 1050 °С)в
50 %-ной H2SO4 при температурах
50 (/) и 80 °C (2)
0,75-10“® Ом-м при 20 °C. Магнитная проницаемость
1,255 (мкТл-м)/А при 20 °C в поле 500 Э.
Сварка. Технология сварки сплава 06ХН28МДТ разработана
НИИхиммашем и Московским опытно-сварочным заводом (ОСТ
26-291—71). Сплав 06ХН28МДТ сваривается ручной и автоматиче-
ской сваркой в защитном газе и с применением флюса. При ручной
Электр одуговой сварке используют электроды ОЗЛ-17У и
03Л-37-2 со стержнем из проволоки Св-03ХН25МДГБ и
Св-03ХН25МДГ. При автоматической электродуговой сварке, а
также аргонодуговой сварке применяют тот же присадочный ма-
териал. В качестве флюсп рекомендуется марка АН-18. Сварные
соединения сплава 06ХН28МДТ удовлетворительно противостоят
действию серной кислоты в широком диапазоне концентрации при
температурах до 80 °C (табл. Ю0).
Технологические параметры. Термическая обработка сплава
06ХН28МДТ — закалка с 1050—1080 °C в воде. 'В результате по-
добной обработки сплав приобретает оптимальное сочетание кор-
розионных и механических свойств. Кроме того, в результате ее
проведения полностью устраняются последствия предыдущей го-
рячей или холодной пластической деформации. Температурный
191
ТАБЛИЦА 188
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп- °C Ов, МПа %,а- МПа 66, % Ф, % KCU, Дж/м9
—196 200
20 620 270 55 78 350
200 550 210 45 65 350
400 550 180 50 60 350
600 500 150 45 60 350
Примечание Термическая обработка закалка с 1050°C в воде, лист тол
щиной 12 мм продольные образцы
ТАБЛИЦА 189
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % ав' МПа а0,2’ МПа % ф, %
0 600 230 23 62
10 / 750 710 20 42
20 810 750 15 42
Степень обжатия, % %- МПа M°ft; fi5, % Ф, %
40 950 930 10 40
60 1100 1080 3 —-
80 1200 2 —
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде
ТАБЛИЦА 190
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (Л)
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
jHCn' °C Е 104, МПа X 10’, Вт/(м °C) Температурный интервал, % а Ю-% 1/°С
ж
100 19,10 0,134 20—100 10,90
200 18,61 0,151- 20—200 12,85
300 17,86 0,171 20—300 13,60
400 17,06 0,927 20—400 14,40
500 16,10 0,217 20—500 14,85
600 15,60 0,241 20—600 15,25
700 15,11 0,254 20—700 16,80
800 14,53 0,261 20—800 16,25
900 — •— 20—900 16,80
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде
192
интервал горячей пластической деформации при прокатке, ковке
и штамповке 1170—900 °C Сплав 06ХН28МДТ удовлетворительно
обрабатывается резанием
7. СПЛАВ 03ХН28МДТ (ЭП516)
Применение Сплав 03ХН28МДТ (ЭП516) применяют для изготов-
ления оборудования в производстве серной кислоты всех концен-
траций до 80 °C, нитрофоски, экстракционной фосфорной кислоты
и других производств для сред повышенной агрессивности
Основное отличие сплава 03ХН28МДТ от сплава 06ХН28МДТ
заключается в более высокой стойкости к межкристаллитной кор-
розии в основном металле и сварных соединениях
Рис 69 Области склонности к межкри-
сталлитной коррозии (испытание по мето-
ду ВУ ГОСТ 6032 — 84)
1 —сталь 06ХН28МДТ (0,054 % С, 0,20%
Мп, 0,61 % S1, 22,2 % Ст, 26,7 % N1,
2,7 % Си, 2,6 % Мо, 0,70 % Т1), 2 — сталь
03ХН28МДТ (0,020 % С, 0,20 % Мп,
0,39 % S1, 22,4 % Сг, 27,3 % N1, 3,4 %
Си, 3,1 % Мо, 0,47 % Т1)
Химический -состав, % (по массе): С < 0,03, Si, Мп < 0,8;
Сг 22,0—25,0; Ni 26,0—29,0; Ti 0,50—0,90; Мо 2,5—3,0, Си 2,5—3,5;
S < 0,020, Р 0,035 (ГОСТ 5632—72)
Структура После оптимальной термической обработки — за-
калки с 1050 °C в воде сталь имеет аустенитную структуру с вклю-
чениями карбонитридов титана; возможно присутствие небольшого
количества о-фазы. При нагреве в интервале 700—8ОО'°С в течение
1 ч происходит выделение карбида хрома типа Сг23Св, а затем
о-фазы преимущественно по границам зерен В сплаве 03ХН28МДТ
выделение о-фазы происходит активнее, чем в сплаве 06ХН28МДТ.
Более низкое содержание углерода в сплаве 03ХН28МДТ умень-
шает количество карбидной фазы и увеличивает инкубационный
период ее выделения
Коррозионная стойкость По ГОСТ 5949—75, ГОСТ 7350—77
сплав 03ХН28МДТ не должен быть склонен к межкристаллитной
коррозии по методу В и ВУ (ГОСТ 6032—84) с продолжительностью
испытания в контрольном растворе соответственно 144 и 48 ч. По
ТУ 14-1-756—73 и ТУ 14-242-122—75 предусмотрено испытание
только по методу В и ВУ соответственно Испытания на межкри-
сталлитную коррозию проводят после провоцирующего нагрева
при 700 °C в течение 60 (ГОСТ 5949—75, ГОСТ 7350—77,
ТУ 14-242-122—75) и 20 мин (ТУ 14-1-756—73) (табл 191)
По сравнению со сплавом 06ХН28МДТ сплав 03ХН28МДТ
обладает более высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии
(рис 69)
7 Заказ № 1127
193
ТАБЛИЦА 191
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (МИНИМАЛЬНЫЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам И ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ <тв, МПа а0,2. МПа б5, %
Лист толстый ГОСТ 7350—77 550 220 35
То же, тонкий ТУ 14-1-756—73 550 220 35
Сорт ГОСТ 5949—75 По согласованию
Труба ТУ 14-242-122—75 500 220 35
ТАБЛИЦА 192
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*нсп’°с о'в, МПа а0,2, МПа б6, % ф, % п, об мкр, н м
800 187 157 64,0 66,0 2,5 34
900 94 84 84,5 77,1 7,8 24
1000 58 42 81,1 65,4 10,2 18
1100 42 24 53,8 47,0 12,6 И
1200 27 23 53,7 43,7 13,8 80
Примечание Термическая обработка закалка с 1050 °C в воде, лист 12 мм,
продольные образцы
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 193
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист толстый ГОСТ 7350—77 й = 5—20
То же, тонкий ТУ 14-1-756—73 й== 1,6—4,0
Сорт ГОСТ 5949—75 С 3
Трубы ТУ 14-242-122—75 d = 25—27
Стойкость сплава 03ХН28МДТ против общей коррозии и дру-
гих сплавов коррозии аналогична сплаву О6ХН28МДТ.
Сплав 03ХН28МТД используют для изготовления сварных эк-
стракторов в условиях полугидратного процесса получения эк-
стракционной фосфорной кислоты, например с применением апа-
титов Кольского полуострова. В этом случае жидкая фаза пульпы
содержит 35—49 % Р2О5; 0,9—1,2 % SO2 и 1,6—2,1 %F. Темпе-
ратура процесса 90—95 °C, отношение твердой и жидкой фаз
1,6 : 2,0
Для сплава 03ХН28МДТ в закаленном состоянии механические
и физические свойства, склонность к наклепу, а также технологич-
ность при операциях горячей и холодной пластической деформа-
ции и обработке резанием близки к сплаву 06ХН28МДТ (табл. 192).
194
Сварка. Сплав 03ХН28МДТ удовлетворительно сваривается
электродуговой и аргонодуговой ручной и автоматической сваркой.
Основная сложность при сварке сплава — его склонность к образо-
ванию горячих трещин, которая увеличивается с ростом силы свар-
ного тока, толщины свариваемого металла и величины зазора в
в стыке. Неправильно проведенная сварка может также привести
к возникновению межкристаллитной коррозии шва или околошов-
ной зоны, а у линии сплавления — к ножевой коррозии. Согласно
рекомендациям НИИхиммаша, в случае ручной сварки аргоноду-
говой способ применяют при толщине листа до 20 мм; лист толщи-
ной до 10 мм удовлетворительно сваривается электродуговой свар-
кой; при толщине более 10 мм при электродуговой сварке рекомен-
дуется обязательно применять для сварки корневых проходов
электроды ОЗЛ-17У без ниобия. Кроме того, при сварке лиёта
толщиной более 10 мм возможно применение комбинированного
метода (аргонодуговой и сварки электродами). При этом аргоно-
дуговую сварку рекомендуют для заполнения корневых проходов.
Для автоматической сварки используют метод сварки под флю-
сом с металлическим порошком. При невозможности применения
флюсовой подушки или остающейся металлической подкладки ре-
комендуется использовать комбинированный метод сварки При
комбинированном методе первые проходы в разделке выполняют
ручной аргонодуговой сваркой, а последующие проходы — авто-
матической сваркой под флюсом с металлическим порошком. При
всех видах сварки швы, обращенные к коррозионной среде, следует
заваривать в последнюю очередь.
В качестве присадочного материала при всех методах сварки
используют проволоку Св-01 ХН28МДТ; для ручной электродуговой
сварки применяют электроды ОЗЛ-17У; для автоматической элек-
тродуговой сварки — флюс АН-18 (табл. 193).
8. СТАЛЬ ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ (ЭП667)
Применение. Сталь ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ рекомендуется для изго-
товления сварной аппаратуры для службы преимущественно в ра-
створах серной кислоты.
Химический состав, % (по массе)'. С 0,03; Сг 17—19; Ni
19—21; Si 2,3—3,0; Мо 2,5—3,0; Си 2—2,75; Nb 0,2—0,4; Zr ОДО-
ОДО; Мп 0,7; S 0,02; Р 0,035.
Структура. Сталь ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ после стандартной тер-
мической обработки — закалки с 1050—1100 °C в воде — имеет
чисто аустенитную структуру.
В толстом листе сталь ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ имеет следующие
механические свойства (не менее): ов = 650 МПа, 65 = 40 %,
KCU = 100 Дж/м2 (ТУ 14-1-1799—76).
Коррозионная стойкость. Сталь ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ не прояв-
ляет склонности к межкристаллитной коррозии после закалки
7* 195
с 1050—1100 °C и провоцирующего нагрева в интервале 650—800 °C
в течение 1 ч при испытании по методу В У (ГОСТ 6032—84).
В закаленном состоянии сталь имеет следующую коррозионную
стойкость в растворах серной кислоты различной концентрации
при 80 °C (продолжительность испытаний 100 ч):
H2SO4, % ... . 5 10
^кор- мм/год . . 0,003 0,009
Продолжение ч
H2SO4, % ... . 50 60
Укор, мм/год . . 0,06 0,055
20
0,024
70
1,3
30 40
0,22 ,0,09
80 90
0,28 0,66
В закаленном состоянии сталь не склонна к коррозионному ра-
стрескиванию в растворе 25 % NaCl + 0,5 % К2Сг2О7 при 216 °C
и давлении 1,6 МПа, а также в 3,5 %-ном растворе хлористого нат-
рия при температуре 40 °C с переменным погружением после 700 ч
испытаний (табл. 194, 195).
Физические свойства. Плотность 7,828-103 кг/м3. Удельное элек-
тросопротивление 1,013-10-8 Ом-м при 20 °C. Модуль упругости
Е-104 20,0 МПа при 20 °C.
Сварка. Сталь ОЗХ18Н2ОСЗМЗДЗБ хорошо сваривается ручной
'электродуговой сваркой электродами ОЗЛ-17.
Технологические свойства. Сталь имеет хорошую технологичность
при горячей пластической деформации, оптимальный температур-
, ТАБЛИЦА 194
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*нсп> °С о'в, МПа %,2 МПа б6, % ф, % кси, Дж/м3 п, об мкр- Нм
800 210 200 70 70 150 5 30
900 — — — — — 9 23
1000 50 — 80 82 320 15 15
1100 — — — — — 23 10
1200 20 — 100 90 100 25 50
1250 — — — — — 8 50
Примечание Термическая обработка закалка с 1060 °C в воде
ТАБЛИЦА 195
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^ИСП’ °C ’в- МПа 'Ча- МПа б6, % ф, % кси, Дж/м2 ^исп’ °C °в- МПа ао,2- МПа б6, % ф, % кси, Дж/м3
—253 1380 790 63,9 117 20 650 325 61,5 67,4 203
—196 1195 646 66,8 — 123 100 5475 2475 69,5 42,8 198
0 630 350 60 60 — 200 5525 2155 66,5 43,8 348
Пр ии е ч анне Термическая обработка закалка с 1060 °C в воде
196
ТАБЛИЦА 196
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (X), КОЭФФИЦИЕНТ
ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^ИСП» °C % 10э, Вт/(м-°С) Температур- ный интер- вал, °C ct 10-6, 1/°С ^НСП’ °C & 103, Вт/(м-°С) Температур- ный интер- вал, °C а 10-“, 1/°С
100 0,110 20—100 13,82 600 0,193 20—600 18,25
200 0,123 20—200 15,85 700 0,214 20—700 18,62
300 0,146 20—300 17,15 800 0,229 20—800 19,32
400 0,160 20—400 17,49 900 0,241 20—900 19,45
500 0,176 20—500 17,80 — — 20—1000 19,95
ный интервал которой составляет 1150—900 °C. Сталь обладает
удовлетворительной технологичностью при холодной пластической
деформации.
Оптимальным режимом термической обработки является закалка
в воде с 1050—1100 °C, которая обеспечивает наилучшую корро-
зионную стойкость и снятие внутренних напряжений после на-
клепа.
Сталь ОЗХ18Н2ОС2МЗДЗБ изготавливают в виде толстого листа
толщиной 10—20 мм, шириной 1000—1400 мм, длиной 3000—
6000 мм по ТУ 14-1-1799—76 (табл. 196).
Глава VII
...2= ' : ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СТАЛИ
1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ и свойств
В коррозионностойких сталях и сплавах в зависимости от их хи-
мического состава высокая прочность может быть получена за счет
образования продуктов мартенситного превращения и их после-
дующего старения, процессов дисперсионного твердения у-твердого
раствора, введения легирующих элементов, способных повысить
твердость основы. ;
В сталях мартенситного класса необходимое для упрочнения
количество мартенситной фазы образуется после высокотемператур-
ного нагрева с охлаждением до комнатной температуры (рис. 70),
что реализуется при относительно небольшом суммарном содер-
жании легирующих элементов в стали. Учитывая, что большинство
легирующих элементов увеличивает стабильность аустенита, по-
нижая температуру точки Л4И и Л4К, возможности противокорро-
зионного легирования сталей мартенситного класса ограничены.
В сталях аустенитно-мартенситного (переходного) класса- с бо-
лее высокой степенью легирования в связи с относительно низким
197
положением точки Л1н закалка стали до комнатной температуры
не приводит к сколько-нибудь существенному превращению аусте-
нита в мартенсит и, следовательно, повышению прочности (см.
рис. 70). В этих сталях у -> a-превращение может быть вызвано
тремя различными способами: 1) обработкой холодом до темпера-
туры ниже точки Л1н; 2) пластической деформацией при температу-
рах ниже точки Md; 3) нагревом в интервале наиболее интенсивного
выделения легированных карбидов из аустенита (обычно 700—750
°C), в результате которого происходит обеднение матрицы по легиру-
ющим элементам, входящим в состав карбидов, и следующее за этим
уменьшение стабильности аустенита.
Последний способ может быть реализован при содержании в
стали достаточного количества углерода.
Рис 70 Схема изменения предела
текучести и структурного класса
(/ — мартенситный, // — переход-
ный, III — аустенитный) коррозн-
онностойких сталей в зависимости
от степени легирования
/ — закалка с последующей обра-
боткой холодом; 2 — закалка
Стали аустенитно-мартенситного класса допускают большую
степень легирования и поэтому имеют большие возможности для
достижения определенной общей коррозионной стойкости и высо-
кого уровня прочности.
Таким образом, свойства стали мартенситного и аустенитно-
мартенситного класса существенно зависят от их структурного со-
стояния, а именно, соотношения у- и a-фаз. В различное время
предпринимались попытки описать структуру таких сталей в за-
висимости от химического состава, на основе эмпирических формул,
выражающих положение температуры точек Л1н и Md в функции
химического состава. Наиболее достоверные данные могут быть
получены при использовании структурной диаграммы деформируе-
мых коррозионностойких сталей Я. М. Потака и Е. А. Сагалевич,
в которой достаточно полно учтены факторы, влияющие на струк-
туру стали. На базе имеющегося химического состава диаграмма
дает возможность рассчитать количественно соотношение основных
структурных составляющих аустенита, мартенсита и 6-феррита
(рис. 71). Диаграмма охватывает основные легирующие элементы,
применяемые при создании коррозионностойких сталей, в то же
время ограничивая их-содержание количествами, обычно исцоль-
198
зуемыми в мартенситных и аустенитно-мартенситных сталях Струк-
тура сталей, определяемая по диаграмме, соответствует закалке
с 1050—1100 °C, которая достаточна для полного растворения кар<-
Рис 71 Структурная диаграмма Я М Потака и Е А. Сагалевич деформируемых корро-
зионностойкнх сталей '
бидных фаз, но не вызывает интенсивного образования 6-феррита.
В диаграмме Я. М. Потака и Е. А. Сагалевич влияние легирующих
элементов на структуру стали дано в эквивалентах по отношению
к хрому с соответствующим знаком. Наряду с этим представляет
199
интерес также индивидуальное влияние каждого элемента. В мар-
тенситных сталях на основе Fe + (10—14 %) Сг элементы кобальт,
медь, вольфрам, никель, молибден, кремний, хром понижают Л4Н;
кремний, молибден, медь повышают, а хром, никель, кобальт —
снижают температуру начала у -+ a-перехода. Кобальт в сплавах
на основе Fe—Сг снижает температуру точек Мя и 2ИК без замет-
ного уменьшения количества мартенситной фазы после окончания
превращения. Интенсивность влияния того или иного элемента на
температурный интервал прямого и обратного у ->- а-превращения
может несколько изменяться в зависимости от комбинации леги-
рующих элементов.
Исследование влияния отпуска на структуру стали с 12 % Сг
и 0,03 % С с переменным содержанием никеля показало, что после
изотермического отпуска в течение 2 ч, начиная с температуры Аи,
происходит обратное а -* у-превращение; с повышением темпера-
туры отпуска увеличивается количество образующегося аустенита.
При этом определенная часть аустенита стабилизируется, не пре-
терпевая превращения в процессе последующего охлаждения до
—196 °C (рис. 72). Максимальное количество стабилизируемого
аустенита достигается в результате изотермического отпуска при
600 °C независимо от содержания никеля. *
Количество аустенита, способного к стабилизации, определяется
содержанием никеля и составляет максимальную величину
(~ 35 %) при введении в сталь 9,5 % Ni. Эффект стабилизации
аустенита при 550—650 °C присущ в той или иной степени всем
сталям рассматриваемых классов, имеющих обратное а -+ у-пре-
вращение в интервале данных температур. Стабилизация опреде-
ленной части аустенита может быть использована для повышения
ударной вязкости в сталях в высокой прочностью.
Холодная пластическая деформация сталей аустенитно-мартен-
ситного класса, как правило, приводит к инициированию превра-
щения, которое протекает тем более активно, чем менее стабилен
аустенит. Процесс у a-превращения сопровождается повыше-
нием прочности, которое увеличивается с понижением температуры
деформации. Стабильность аустенита определена хромовым экви-
валентом мартенситообразования Сг“кв по структурной диаграмме
я. М. Потака и Е. А. Сагалевич. Например, деформация растяже-
нием при комнатной температуре аустенитных сталей с Сг“кв = 19
не приводит к образованию мартенсита при степенях деформации
60—70 %.
В сталях аустенитно-мартенситного класса известно явление
стабилизации аустенита после выдержки при температурах
(—20) 4- (100) °C или при малых степенях пластической деформа-
ции (~ 5 %) при комнатной температуре. В результате указанной
обработки уменьшается количество мартенсита, образующегося
при охлаждении ниже температуры тойки Ма.
2Q0
Типичным представителем коррозионностойкой стали аусте-
нитно-мартенситного класса является сталь типа Х16Н6. На рис. 73
приведены механические свойства этой стали в зависимости от тер-
мической обработки и содержания никеля. После закалки стали
с повышенным содержанием никеля имеют низкий предел теку-
чести и временное сопротивление на уровне 900 МПа, что соответст-
вует наличию в исходной структуре аустенита и 15 % мартенсита.
Рис 72 Влияние никеля и температуры отпуска
на структуру стали на основе 03X12 / — изо-
термическая выдержка при отпуске, II — охла-
ждение до —196 °C (предварительная термиче-
ская обработка — закалка с 880 °C) Содержа-
ние никеля в стали, % (по массе)
1 — 4, 2-5, 3-6, 4 — 6,8, 5 — 7,9, 6— 6,9,
7 — 9,6, 8 — 10,5
Рис 73 Зависимость механических
свойств стали 09Х16Н6 (0,095 %
С, 16,3 % Ст) от содержания Ни-
келя и термической обработки
/ — закалка с 1050 °C на воздухе,
2— то же и обработка холодом при
- 70 °C, 2 ч
С понижением содержания никеля до 6 % предел текуче'сти незна-
чительно уменьшается, а временное сопротивление существенно
возрастает: последнее является свидетельством дестабилизации
аустенита относительно у -> «-превращения при снижении степени
легирования. При содержании никеля 5,5 % сталь переходит в мар-
тенситный класс после закалки с охлаждением до комнатной тем-
пературы, что сопровождается резким подъемом предела текучести.
Обработка холодом приводит к мартенситному превращению, при-
чем количество a-фазы нарастает с понижением содержания никеля,
достигая 70—80 %, что сопровождается ростом предела текучести.
После термической обработки, обеспечивающей стали мартен-
ситного и аустенитно-мартенситного класса присутствие в струк-
туре 70—90 % a-фазы удается получить значения предела текучести
700—1000 МПа и временного сопротивления 1100—1400 МПа. Даль-
нейшее повышение прочности достигается обычно за счет старения
мартенсита.
201
В простых сталях типа Х16Н6 эффект старения, проводимого
обычно при 350—450 °C, невелик, и составляет примерно 200—
250 МПа по пределу текучести Прирост прочности в этом случае
связывают с образованием изоморфных сегрегаций по химическому
составу, когерентно связанных с матрицей типа зон Гинье—Пре-
стона.
Значительно более высокая степень упрочнения достигается
при легировании сталей элементами, имеющими меньшую раство-
римость в мартенсите, чем в аустените.
Эффект старения мартенсита наблюдается при введении в сталь
титана, бериллия, алюминия, молибдена, марганца, циркония,
Рис. 74. Зависимость предела текучести
стали Х15Н9Ю от режима, старения, °C.
1 — 400, 2 — 450, 3 — 500, 4 — 550
ниобия, кремния, вольфрама и
др.; при одном и том же атом-
ном содержании перечисленных
элементов наибольшее упрочне-
ние при старении вызывают
титан, алюминий, бериллий,
меньшее — молибден, ниобий,
кремний, вольфрам. В зависи-
мости от типа легирования при
старении происходит выделение
интерметаллидных фаз типа:
АаВ (Ni3Ti, Ni3Al, Ni3Mn,
Ni3Ba), AB (NiTi, NiAl,
NiMn), 44e2Mo [Fe2Mo, (Fe,
Ni, Со)2Мо]. Ряд элементов
способствует старению, умень-
шая растворимость легирующих
элементов или участвуя в образовании интерметаллидов К ним
относятся, например, кобальт, никель, хром. Кобальт увеличивает
эффект старения в сталях, легированных молибденом, а хром и
нцкель — в сталях с добавками титана, алюминия, молибдена.
Старение мартенсита в коррозионностойких сталях вызывают
также добавки меди. В отличие от рассмотренных элементов в про-
цессе старения медистых сталей происходит выделение не интерме-
таллидных фаз, а комплексов меди с примесями железа и никеля.
Максимальная степень упрочнения достигается при температуре
старения 450 °C.
При более высоких температурах наступает разупрочнение, ко-
торое является следствием нескольких причин; коагуляции и ча-
стичного растворения ранее выделившихся фаз, образования и ста-
билизации аустенита в результате обратного a -> у-превращения,
образования после охлаждения до комнатной температуры порций
«свежего» несостаренного мартенсита.
М. Д. Перкас выделяет две стадии старения, протекающие в изо-
термических условиях, которые различаются по скорости. На пер-
вой стадии повышение прочности происходит со значительной ско-
202
ростью; на второй стадии — в зависимости от температуры изо-
термы может происходить медленное упрочнение (350—450 °C)
либо разупрочнение (выше 500 °C). Время, требуемое для достиже-
ния максимума упрочнения, определяется температурой старения
и типом легирования сталей. На рис. 74 показана зависимость пре-
дела текучести стали аустенитно-мартенситного класса Х15Н9Ю
в зависимости' от температуры и времени старёния.
Высокие значения прочности могут быть достигнуты, если сталь
аустенитно-мартенситного класса после закалки подвергается хо-
лодной пластической деформации ниже температуры точки Ма
с достаточно высокими степенями наклепа. В этом случае пласти-
ческая -деформация является фактором, инициирующим мартенсит- 1
ное превращение', а последующее старение протекает в нагартован- 1
ном мартенсите часто в присутствии нагартованного остаточного
аустенита. Пластическая обработка, как правило, исключает об- 1
работку холодом.
Некоторые стали аустенитно-мартенситного класса могут иметь
в структуре определенное количество б-феррита. При легировании
таких сталей титаном или алюминием в б-феррите могут также
протекать в интервале 400—600 °C процессы, приводящие к повы-
шению прочности. Считают, что причиной изменения свойств ,
б-фазы при старении является образование фазы с кубической струк-
турой типа CsCl, а также протекание в б-феррите процессов упоря- ,
дочения при 450—500 °C. , j
На рис. 75 приведены типичные схемы термической обработки i
коррозионностойких сталей мартенситного и аустенитно-мартен- 1
ситного классов, которые сопровождаются прохождением превра- [
щения учтена различных этапах термической обработки. i
На практике температурно-временные параметры закалки ста-
лей устанавливают с учетом полного растворения карбидов, снятия
предшествующего наклепа, с одной стороны, и недопустимости чрез-
мерного роста зерна и появления в структуре б-феррита — с дру-
гой. Кроме, того температура закалки в известной степени опреде-
ляет стабильность аустенита при у -> a-превращении, так как с по- <
вышением температуры закалки происходит снижение температуры |
-точки Мя. 1
Обработка холодом должна обеспечивать возможно более пол- »
ное превращение аустенита в мартенсит, которое обычно заканчи-
вается образование 70—90 % сс-фазы. Те же цели преследуют хо- )
лодная пластическая деформация, а также отпуск выше темпера- |!
туры точки Ан с выделением легированных карбидов. и
Режим старения определяется с учетом необходимости получе- 1
ния требуемого комплекса механических свойств и коррозионной
стойкости. Максимальные значения прочности при минимальной
пластичности и вязкости достигаются при старении в интервале
450-—500 °C, причем температура наибольшего упрочнения стали
мало зависит от ее химического состава. Температуры старения,
203
i
обеспечивающие подобным сталям наилучшую стойкость против
коррозии, соответствуют отпуску до 350—380 °C и не совпадают
с температурой максимального упрочнения. Это связано с тем, что
наилучшая коррозионная стойкость стали достигается в области
гомогенной структуры на стадии предвыделения упрочняющих
фаз, когда образовавшиеся при нагреве зоны с химическим соста-
вом, отличающимся 6т состава матрицы, еще имеют с ней когерент-
ные связи.
Рис 75 [Основные схемы термической обработки сталей мартенситного (а) и аустенито-
мартенситного j(6—г) классов 3 — закалка, С—старение, О X— обработка холо-
дом, X П — холодная пластическая деформация, О — отпуск для выделения карбидов
Недостатком большинства сталей мартенситного и аустенитно-
мартенситного класса является пониженная стойкость против кор-
розионного растрескивания, что часто не позволяет реализовать
их высокую прочность.
Значительно большие возможности по легированию облагора-
. живающими элементами обладает другой класс коррозионностой-
ких материалов с высокой прочностью^ а именно дисперсионно-
твердеющие сплавы на основе железа или никеля.
Примером могут служить сплавы 04ХН40МДТЮ (С С 0,04 %;
14—17 % Сг; 39—42 % Ni; 2,5—3,2 % Ti 0,7—1,2 % Al; 4,5—
6,0 % Мо; 2,7^-3,3 % Си) и 40НКХТЮМД « 0,5 % С; 19—21 %
Сг; 39—41 % Ni; 19—21 % Со; 7,5—8,5 % Мо; 2,8—3,2 % Ti;
1,4—1,8 % Al; 1,8—2,2 % Си, разработанные специально для ра-
боты в серной кислоте и в средах, содержащих водород.
В обоих случаях высокая коррозионная стойкость, в том числе
стойкость против коррозионного растрескивания, достигается вы-
204
сокой степенью легирования хромом, никелем, молибденом и
медью.
Упрочнение достигается в результате старения в интервале
600—800 °C с выделением у-фазы типа Ni3 (Ti, Al).
Сплав 04ХН40МДТЮ применяют для высоконагруженной аппа-
ратуры, работающей в контакте с растворами серной кислоты и
влажного сероводорода г.
Коррозионностойкий сплав 40НКХТЮМД предназначен для
упругих чувствительных элементов приборов. Максимальную проч-
ность и твердость сплав приобретает после закалки с 1050 °C и ста-
рения при 800 °C (сгв = 1600 МПа, ст0>2 = 1250 МПа, <5 = 12 %).
При этом после указанной термической обработки предел упругости
составляет 900—1000 МПа, модуль упругости 22-101 МПа. Сплав
обладает хорошей релаксационной стойкостью при температуре
до 500 °C. Снижение напряжений за 100 ч составляет 15—25 % и
происходит в основном за первые 10 ч. После термической
обработки, обеспечивающей оптимальные упругие свойства, сплав
40НКХТЮМД в 40 %-ной серной кислоте имеет коррозионную
стойкость 0,0117 при 20 °C, 0,0527 при 60 °C и 0,3075 г/(м2-ч)
при 4ип-
2. СТАЛЬ 07Х16Н6 (ЭП288)
Применение. Сталь 07Х16Н6 применяют как высокопрочный кор-
розионностойкий материал для изготовления металлоизделий, в том
числе свариваемых, подвергающихся воздействию сред относительно
малой агрессивности.
Сталь 07Х16Н6 используют для нагружения деталей, работаю-
щих длительное время при температурах до 400 °C и короткое время
до 500 °C в контакте с топливом или в атмосферных условиях.
Сталь 07Х16Н6 применяют также для высоконагруженных де-
талей в криогенной технике, работающих при температурах до
—253 °C.
Химический состав, % (по массе): С 0,05—0,09; Si < 0,8; Мп <
< 0,8; Сг 15,5—17,5; Ni 5,0—8,0; S < 0,020; Р < 0,035
(ГОСТ 5632—72).
' Структура. Сталь 07Х16Н6 относится к аустенитно-мартенсит-
ному классу; после аустенитизации при температуре 1000 °C и ох-
лаждении в воде или на воздухе структура стали состоит из аусте-
нита и 10—60 % мартенсита. Температура начала мартенситного
превращения стали 07Х16Н6 для различных плавок в пределах
химического состава изменяется от 30 до 70 °C. После выдержки
предварительно закаленной или нормализованной стали при
—70 °C в течение 2 ч количество мартенсита составляет 70—80 %;
охлаждение до —196 °C не приводит к дальнейшему мартенсит-
Более подробно свойства сплава 04ХН40МДТЮ рассмотрены далее
205
ному превращению Таким образом, мартенситное превращение
в стали реализуется, во-первых, при охлаждении до комнатной
температуры, и во-вторых, при изотермической выдержке при
—70 °C. Кроме того, небольшое количество мартенсита образуется
при нагреве до комнатной температуры. Температура обратного
а -> у-превращения в стали составляет примерно 500 °C. При мед-
ленном охлаждении после аустенитизации в интервале 650—700 °C
по границам аустенитных зерен выделяются карбиды Сг23С6, что
существенно снижает пластичность и ударную вязкость.
Оптимальное сочетание механических и коррозионных свойств
обеспечивается в стали после закалки и отпуска при 200—400 °C;
при температуре отпуска более 400 °C коррозионная стойкость сни-
жается.
_ Коррозионная стойкость. По ГОСТ 5582—75 и ГОСТ 5949—75
сталь 07Х16Н6 может поставляться после контроля против меж-
кристаллитной коррозии по методам AM и АМУ (ГОСТ 6032—84)
с продолжительностью испытания в кипящем контрольном растворе
ТАБЛИЦА 197
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ %’ МПа а»,2’ МПа б5’ % ф, % кси, Дж/м2
Лист толстый ГОСТ 7350—77 1235 360 15
То же ТУ 14-1-769—73 1) 1200 400 15 — —
2) 1100 850 10 — —
» ТУ 14-1-2476—78 1) 1200 400 15 — —
- 2) 1100 850 10 — —
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 1200 — 20 — ——
То же ТУ 14-1-1558—76 1) 1275 — 20 — —
2) 1079 833 12 — —
» ТУ 14-1-2375—77 1) 1200 400 20 — —
2) 1000 850 12 — —
Сорт ГОСТ 5949—75 2) 1100 900 12 55 70
То же ТУ 14-1-1660—70 2) 1200 1100 12 55 90
» ТУ 14-1-205—72 2) 1200 1000 1*2 50 70
Сорт и проволока ТУ 14-1-946—77 1) 1100 900 12 55
2) 1100 900 12 50
Проволока свароч- ная ТУ 14-1997—74 Не определяются
Прутки калибро- ванные шестигран- ТУ 14-1-756—73 2) 1200 1000 12 50 70
иые Поковки ТУ 14-1-2902—80 2) 1100 900 12 50 70
То же ТУ 14-1-1530—75 По согласованию
» ТУ 14-1-2918—80 2) 1200 1000 12 50 70
Заготовка трубная ТУ 14-1-2013—77 1) 1100 900 12 — —™
2) 1100 900 12 — —
Примечание
них образцов
1) — в состоянии поставки
полуфабриката. 2) — для контроль
206
ТАБЛИЦА 198
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ (ШТАМПОВКИ ДИАМЕТРОМ 320 ММ)
ОТКРЫТОЙ ДУГОВОЙ ВЫПЛАВКИ (ОДВ) и после электрошлакового
ПЕРЕПЛАВА (ЭШП)
Метод выплавки ав, МПа а0,2’ МПа б6, % ф, % KCV, МДж/м1 кст, МДж/ма К1С’ МН/м3/2
Режим № 1
ОДВ 1280 1138 10,2 31,1 120 65 145
ЭШП 1318 1138 14,1 54,6 200 125 187
Режим № 2
ОДВ 1312 1142 13,8 56,7 130 62 174
ЭШП 1321 1159 15,5 62,4 210 130 204
Примечание Режим № 1 — закалка с 1000 °C в воде, обработка холодом при
—70 °C, 3 ч, отпуск 350 °C, 5 ч, режим № 2 — отжиг 775 °C, 1 ч воздух, отпуск 500 С, 50 ч,
закалка с 1000 °C в воде, обработка холодом —70 °C, 3 ч, отпуск 350 °C, 5 ч
ТАБЛИЦА 199
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(ПРУТКИ, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАКАЛКА)
^ИСП’ °C °в- МПа а(\2* МПа % Ф, % МПа ^ИСП’ °C SB- МПа Ча- МПа 6з- % Ф, % SB- МПа
20 1100 900 1000 52 41 80 10,5 ПО
450 1070 850 — — — 1050 42 29 81 8,1 83
500 800 700 — — — 1100 32 23 89 6,3 64
550 550 500 — — 1150 25 17 82 5,0 48
600 800 430 162 350 149 77 24,4 320 1200 17 13 79 4,1 36
соответственно 15 и 8 ч. Режим предварительной термической об-
работки перед испытанием на стойкость против межкристаллитной
коррозии согласовывается между изготовителем и потребителем.
Оптимальная коррозионная стойкость стали 07Х16Н6 дости-
гается после закалки с 1000—1050 °C в воде, обработки холодом
при —70 °C, 2 ч и отпуска при 360—380 °C (табл. 197, 198).
Сталь 07Х16Н6 применяют для изготовления деталей роторов
химических центробежных сепараторов, а также для крепежа, ра-
ботающего в интервале температур от —60 до 350 °C
Механические свойства при повышенных температурах после
закалки с 1000 °C в воде, обработки холодом при —70 °C, 2 ч,
отпуска при 350 °C (табл 199).
t, °C
ов, МПа
-МПа
20 450 500 550 600
1100 1070 800 550 430
900 850 700 500 350
207
ТАБЛИЦА 200
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
СсгТ
°C
% МПа МПа МПа МПа о? S к £ й е> Q. н й © о? ITS «О ф, % к “ кси, Дж/м2 КСТ, Дж/м-'
Режим № 1
20 1230 1040 2100 1240 105 1,0 21 67 30 130 100 85
—70 1340 1150 .2350 1230 138 0,92 20 68 35 НО 84 64
—100 1420 1230 2440 1280 — 0,9 25 68 28 96 80 60
—196 1690 1490 2890 1500 126 0,89 23 66 27 80 60 35
—253 1920 1760 3000 920 130 0,50 12 50 8 70 50 25
Режим № 2
20 1270 1100 2080 — — — 10 67 — — — —
—196 1730 1480 2740 — — — 17 58 — — — —
—253 2060 1830 2190 — — — 15 51 — — — —
Примечание Режим № 1—закалка с 980 °C на воздухе обработка холодом
при —70 °C, 2 ч, отпуск при 250 °C, 1 ч, воздух (пру гки й = 15 мм), режим № 2 — за-
калка с 1000 °C в воде, обработка холодом при —70 °C, 3 ч, отпуск 410 °C, 1 ч (прутки
</=16 мм)
Механические свойства штамповок из стали 07Х16Н6 после за-
калки с 1000 °C в воде, обработки холодом при —70 °C, 2 ч, от-
пуска при *380—400 °C, 1 ч (без скобок — максимальные), в скоб-
ках — минимальные значения свойств) следующие: ств = 1260—
1360 (1220—1310); <т0>2 = 1150—1250 (1060—1190); 65 = 13—20
(12—17) %; -ф = 56—66 (50—57) %; KCU = 120—180 (70—
140) Дж/м2; испытанию подвергали тангенциальные образцы от 68
штамповок
Физические свойства Плотность 7,80 кг/м3. Удельное электро-
сопротивление 0,836-10'® Ом-м при 20 °C Магнитное насыщение
стали в умягченном состоянии (нормализация) 0,25—0,3 (Тл-м)/А;
после упрочняющей термической обработки (нормализация с
,1000 °C, обработка холодом при —70 °C, 2 ч; отпуск при 425 °C
в течение 1 ч) оно составляет 1,0—1,13 (Тл-м)/А (табл. 200, 201).
- Сварка Сталь 07Х16Н6 хорошо сваривается ручной и автома-
тической аргонодуговой, точечной и роликовой сваркой.
Технологические параметры. Сталь хорошо деформируется в го-
рячем состоянии; интервал горячей пластической деформации
1200—800 °C с охлаждением на воздухе
Она технологична при холодной штамповке, гибке, вальцовке,
так как обладает достаточно высоким запасом пластичности после
смягчающей термической обработки, состоящей из закалки в воде
или нормализации с 975—1000 °C (табл. 202)
г Деформация стали при комнатной температуре приводит к об-
разованию мартенсита деформации, в результате чего происходит
208
ТАБЛИЦА 201
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Температурный интервал, °C а 10-е, 1/°С 1, °C с, Дж/(кг К) %, Вт/(м °C)
20—700 700 710 26,0
20—600 — 600 670 25,0
20—500 12,9 500 630 23,0
20—400 12,5 400 590 22,0
20—300 12,1 300 550 20,0
20—200 11,7 200 0,50- 19,0
(-50)—(20) — 100 г 0,44 17,6
20 — 16,8
(—100)4-(20) — —193 0,18 8,0
Примечание Плотность 7,8 кг/м3, магнитное насыщение в умягченном состоя-
нии (нормализация) 0,25—0,30 (Тлм)/А, после упрочняющей термической обработки
(нормализация с 1050 °C, обработка холодом при —70 °C, 2 ч, отпуск при 425 °C, 1 ч)
10—1,3 (Тл-м)/А, модуль упругости Е 10* составляет 19,9 при 20°С, 20,5 при —70°С,
21,0 МПа при —196 °C
ТАБЛИЦА 202
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Вид сварки Режим термической обработки ^ИСП’ °C %• МПа кси, Дж/м2 ом
до сварки после сварки
Аргонодуговая свар- ка вольфрамовым — Закалка с 990 °C, обработкам холо-- —196 1700 40 —
электродом с присад- кой 07X16Н6, лист толщиной 30 мм дом (—70 °C), 8ч, отпуск при 250 °C, 5 ч 20 1100 100 —
Автоматическая свар- ка под слоем флюса АВ-5, лист толщиной 30 мм —196 20 1700 1100 35 50 —
Сварка плавящимся электродом (Св-08Х21Н10Г6) в смеси аргона с 20 % углекислого газа, лист толщиной 2 мм Закалка с 990 °C, обработка холодом (—70 °C), 8 ч Без термообра- ботки 20 700 14
Сварка плавящимся Закалка с 990 °C Закалка с 990 °C, —253 1800 70 15
электродом в гелии обработка холо- —196 1750 — 18
(Св-07Х16Н6), лист толщиной 8 мм дом (—70 °C), 2 ч, отпуск при 250 °C, 2 ч 20 1150 — 40
Сварка плавящимся То же Обработка холо- —253 1600 80 28
электродом в гелии дом (—70 °C), 2 ч, отпуск при 250 °C, 2 ч —196 1370 — 40
(Св-08Х21Н10Г6), лист толщиной 8 мм 20 640 — 80
Сварка плавящимся Закалка Обработка холо- —253 1650 80 20
электродом в гелии с 990 °C дом (—70 °C), 2 ч, —196 1400 — 20
(Св-04Х19Н11МЗ), лист толщиной 8 мм отпуск при 250 °C, 2 ч 20 600 — —
209
ТАБЛИЦА 203
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист ТОЛСТЫЙ ГОСТ 7350—77 ТУ 14-1-763—73 ТУ 14-1-182—72 ТУ 1-247678—(Ш, ВД) С. 3 6=6—20; 6 = 1000— 1400; Z = 6000 h = 4—11 ' h = 0,7—6,0
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 ТУ 14-1-1558—76 ТУ 14-1-2375—77 ТУ 14-1-242—72 ТУ 14-1-2476—78 (Ш, ВД) С. 3 h = 0,8—3,9; 6 = 600— 710; I = 6000 й = 1—4,0, 6 = 1000, Z = = 2000 h = 0,7—6,0
Сорт (круглый, квадратный) ГОСТ 5949—75 ТУ 14-1-1660—76 ТУ 14-1-205—72 ТУ 14-1-946—74 С. 3 По ГОСТ 2590—71, ГОСТ 2591—71, ГОСТ 4693—77, ГОСТ 1133—7 Г
Трубная заготовка ТУ 14-1-2013—77 d = 80—180
Проволока сварочная ТУ 14-1-997—74 d= 1,0—6,0
Проволока ТУ 14-1-946—74 d = 2,5—5,0
Прутки калиброванные ТУ 14-1-2902—80 d = 9—50
Поковки: круглые, квадрат- ТУ 14-1-1530—75 S = 180—400
ные ТУ 14-1-2902—80 S = 200—350; 600
Круглые, квадратные, прямоугольные ТУ 14-1-2918—80 d (или) S = 140—550, S = 120-300-300—800, S = 80—180
стабилизация остаточного аустенита при последующем охлаждении.
Поэтому подвергать обработке нагартованную сталь не рекомен-
дуется.
Деформация выше температуры точки Md, равной примерйо
200 °C, не приводит к мартенситному превращению, и в этом слу-
чае поведение стали близко стали типа Х18Н10.
Рекомендуемая термическая обработка: закалка с 975—1000 °C
в воде или на воздухе; обработка холодом при —70 °C, 2 ч; при
— 50 °C, 4 ч; отпуск при 350—400 °C. Подобная обработка обеспе-
чивает получение следующих механических свойств: ств > 1100 МПа:
сг0,а > 850 МПа; б5 > 12 %, ДС(/ > 70 Дж/м2 (табл. 203).
3. СТАЛЬ 09Х15Н8Ю (ЭИ904)
Применение. Сталь 09Х15Н8Ю (ЭИ904) применяют как высоко-
прочный коррозионностойкий материал для работы в атмосферных
условиях и средах малой агрессивности.
Сталь подвергается сварке.
210
ТАБЛИЦА 204
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20’С ПО ГОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав< МПа а0,2, МПа бБ, % кси, Дж/м3
Лист ТОНКИЙ ГОСТ 5582—75 1100 20"
Лента: ГОСТ 4986—78
М 1150*1 — 15 —
ПН 1200*2 — 5 —
ПН 1000 — 61 —
Н 1300 -1— 4 —
Ленга: ТУ 14-1-2410—78
М 1150*1 45а 15 —
1200*2 950 5 —
ПН 1200** 1050*3 6*8 —
Н*з 1300*3 1200*3 4*3 —
Сорт ТУ 14-1-1831—76 1200 900 12 —
То же ТУ 14-1-1530—75 — — 45 40
*1 Состояние поставки *2 Испытание иа контрольных термически обработанных
образцах, *3 После старения при 480 °C, 1 ч *4 Испытание на контрольных термически
обработанных образцах, старение прн 480 °C, 1 ч.
ТАБЛИЦА 205
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРУТКОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
'исп- 'с ав, МПа а0,2, МПа б5, % Ф, % ’КСU, Дж/м3
Закалка с 1050 °C
20 1010 390 26 60
—70 1280 960 22 60
—196 1830 530 26 56 —
Закалка с 975 °C, обработка холодом при —70 °C, 2 ч
20 1170 670 19 58 80
—70 1410 690 19 57 70
—196 1820 1040 21 55 55
Закалка с 975 °C, старение при 300 °C, 1 ч
20 1150 940 23 61 80
-70 1460 1030 22 - 58 70
—196 1750 ИЗО 23 55 55
Закалка с 975 °C, старение при 450 °C, 1 ч
20 1250 1100 20 56 70
—70 1530 1220 21 51 60
—196 1910 1490 10 16 15
211
ТАБЛИЦА 206
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % 0В, МПа о0,2, МПа в0, %
0 950—1200 300—800 15—25
30 1200 1000 12
70 1400 1300 5
ТАБЛИЦА 207
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ (с), КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (%),
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Асп’ °С с 103, Дж/(кг °C) % 10а, Вт/(м °C) Температурный интервал, °C а 10-г, 1/°С
20 0,159
100 0,462 0,168 20—100 10,3
200 0,504 0,180 20—200 11,9
300 0,588 . 0,193 5 0,205 20—300 12,2
400 0,63 20—400 12,5
500 » ' 0,735 0,218 20—500 12,7
600 ' 0,84 0,222 20—600 —
700 0,777 0,222 20—700 —
800 0,693 0,231 20—800 —
900 — 0,243 20—900 —
Примечание Удельную
работки холодом при —70 °C, 2 ч,
теплоемкость определяли после закалки
старения при 500 °C, 1 ч
с 950°С, об
Химический состав, % (по массе)'. С <: 0,09; Si < 0,8; Мп <: 0,8;
Сг 14,0—16,0; Ni 7,0—9,4; Al 0,7—1,3; S =С 0,025; Р =С 0,035
(ГОСТ 5632—72).
Структура. Сталь аустенитно-мартенситного класса, подвер-
гаемая старению. После аустенизации при 930—950 °C и охлажде-
нии в воде имеет структуру аустенита с небольшим количеством
мартенситной фазы. Последующее охлаждение в области отрица-
тельных температур приводит к мартенситному превращению. Наи-
более полно превращение протекает при охлаждении до —70 °C
в течение 2 ч. После такой обработки сталь 09X15Н8Ю содержит
около 80 % мартенсита. Температура обратного мартенситного
превращения в стали составляет примерно 500 °C. При отпуске
закаленной и обработанной холодом стали происходят процессы
старения, приводящие к упрочнению за счет выделения высоко-
дисперсных фаз типа Ni3Al. Максимальное упрочнение наблюдается
при температуре старения 450 °C (табл. 204).
212
Коррозионная стойкость. Стойкость стали 09X15Н8Ю против
межкристаллитной коррозии рекомендуется контролировать по
методам AM и АМУ (ГОСТ 6032—84). Режим термической обра-
ботки стали, подвергаемой контролю на межкристаллитную корро-
зию, согласовывается между заводами-изготовителями и потре-
бителем .
Оптимальным сочетанием коррозионной стойкости и механиче-
ских свойств сталь 09X15Н8Ю обладает после закалки с 950'—
1000 °C в воде-или на воздухе, обработки холодом при —70 °C,
2 ч и старения при 350—380 °C (ав =1150 МПа, о0)2 = 900 МПа
и бв = 12 %). После такой термической обработки сталь имеет ско-
рость коррозии в кипящем растворе 1)5 %-ной азотной кислоты
1,54 мм/год. Повышение температуры старения приводит к повыше-
нию прочности, но коррозионная стойкость при этом снижается.
Холодная пластическая деформация стали 09Х15Н8Ю до 60 %,
приводящая к образованию до 75 % мартенсита, с последующим
старением при 350—380 °C не снижает коррозионную стойкость.
Наиболее высокой коррозионной стойкостью обладают детали
после полирования и пассивирования. <
Сталь 09Х15Н8Ю применяют для изготовления клапанных пла-
стин прямоточных, тарельчатых и полосовых клапанов компрессо-
ров. Для изготовления "пружин используют проволоку с нагартов-
кой на 50—80 % '(табл. 205» 206).
Физические свойства. Плотность 7,75 кг/м3 (мягкий материал),
7,66 кг/м? (упрочненный). Модуль упругости Е-104 при 20 и 500 °C
соответственно 19,5 и 16,'0 МПа (после закалки с 950 °C, в воде
или на воздухе; обработки холодом при —70 °C, 2 ч; старения
при 375 °C, 1 ч) (табл. 207).
Магнитные свойства листа. После закалки с 1050 °C магнитное
насыщение составляет 0,0500—0,2 (Тл-м)/А после закалки с 950 °C,
обработки холодом и старения — 0,9000—1,3 (Тл-м)/А, в подуна-
гартованном состоянии 0,600—1,0 (Тл-м)/А, в нагартованном
1,0—1,3 (Тл-м)/А.
Сварка. Сталь 09Х15Н8Ю сваривается всеми видами сварки.
Технологические параметры. Сталь хорошо деформируется в го-
рячем состоянии в интервале 1180—850 °C. Для заготовок большого
сечения (более 150 мм) после горячей пластической деформации
рекомендуется применять замедленное охлаждение.
Сталь обладает удовлетворительными технологическими свойст-
вами при холодной пластической деформации в мягком состоянии
(после закалки с 1050 °C), а также после закалки с 950—975 °C
и обработки холодом при — 70 °C в течение 2 ч.
В зависимости от поставленной задачи используют различные
способы промежуточной или окончательной термической обработки
стали 09Х15Н8Ю: промежуточную термическую обработку между
операциями холодной штамповки с целью смягчения листового
материала; закалку с 1050 °C на воздухе; термическую обработку
213
ТАБЛИЦА 208
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ Размеры, мм
Лист тонкий Лента То же Сорт Поковки ГОСТ 5582—75 ГОСТ 4986—70 ТУ 14-1-2410—78 ТУ 14-1-1831—76 ТУ 14-1-1530—75 С 3 С. 3 й = 0,1—1,3, b = 400 d = 10—200 С 3
для улучшения обработки резанием: отжиг при 760 °C, охлаждение
на воздухе, 2 ч; отжиг при 650 °C, 2 ч; охлаждение на воздухе;
окончательную упрочняющую термическую обработку деталей
и узлов. Эта обработка включает: а) закалку, охлаждение на воз-
духе (для деталей толщиной менее 8 мм) или в воде (при толщине
детали более 8 мм); для деталей, изготавливаемых из прутков или
поковок, температура закалки 975—1000 °C, время выдержки
10 мин (ив расчета 1 мин на 1 мм толщины); для деталей, изготав-
ливаемых из листов и прессованных профилей, температура за-
калки 950—975 °C, время выдержки 2 мин (из расчета 1 мин на 1 мм
толщины); б) обработку холодом при —70 °C с выдержкой 2 ч или
при —50 °C, 4 ч.
Перед Обработкой холодом не допускаются нагрев деталей до
100—550 °C и длительное воздействие пониженных температур (от
0 до —40 °C), а также малые пластические деформации.
Обработка холодом увеличивает размеры деталей, которые уве-
личиваются по сравнению с закаленным состоянием на 4 мм/м для
листа и на 2—3 мм/м для пруткового материала; в) старение при
350—500 °C с выдержкой 12 ч и охлаждение на воздухе.
В зависимости от температуры старения получают следующие
значения временного сопротивления:
/, °C ... 350—375 400 425
ов, МПа.......... 1100 1200 1250
Упрочняющую термическую обработку сварных деталей или уз-
лов проводят по режиму, применяемому для деталей, которые из-
готавливают из прутков. Если после сварки не проводят термиче-
скую обработку, то старение осуществляют до сварки (табл. 208).
4. СТАЛЬ 08Х17Н5МЗ (ЭИ925)
Применение. Сталь 08Х17Н5МЗ используют как коррозионностой-
кий материал для службы в средах средней агрессивности, атмо-
сферных условиях, а также как жаропрочный материал до темпе-
ратур 550 °C при кратковременной и до 500 °C — длительной ра-
боты деталей.
214
Химический состав, % (по массе): С 0,06—0,10; Si, Мп < 0,8;
Сг 16,0—17,5; Ni 4,5—5,5; Мо 3,0—3,5; S < 0,020; Р < 0,035
(ГОСТ 5632—72).
Структура. Сталь 08Х17Н5МЗ принадлежит к аустенитно-мар-
тенситному классу: кроме указанных структурных составляющих,
сталь содержит 15—25 % 6-феррита. Температура прямого мартен-
ситного превращения в стали близка к комнатной температуре;
после закалки в структуре стали фиксируется лишь небольшое ко-
личество мартенсита. Обработка холодом или пластическая дефор-
мация стимулируют мартенситное превращение. В процессе от-
пуска при температурах до 450—500 °C в закаленной, а затем об-
работанной холодом или нагартованной стали происходит значи-
тельный рост предела текучести при малом изменении временного
сопротивления.
Коррозионная стойкость. Контроль стойкости стали к межкри-
сталлитной коррозии стали 08Х17Н5МЗ рекомендуется проводить
по методам AM и АМУ (ГОСТ 6032—84). Режим термической обра-
ботки образцов, подлежащих испытанию, согласовывают между
изготовителем и потребителем.
По стойкости к общей коррозии сталь превосходит стали
07Х16Н6 и 09Х15Н8Ю; сталь 08Х17Н5МЗ обладает высокой кор-
розионной стойкостью в атмосферных условиях и морской воде.
В химическом машиностроении сталь 08Х17Н5МЗ рекомен-
дуется для изготовления цилиндров карбоматных насосов, рабо-
тающих в контакте с карбоматом при температуре 80—100 °C и дав-
лении 1,7—20 МПа.
В указанной среде сталь имеет следующие показатели предела
коррозионной усталости (в скобках — для образцов с надрезом,
радиусом 0,3 мм и глубиной 0,5 мм; без скобок — для гладких
образцов): 370 МПа (200 МПа) после закалки с 1050 °C; 46,5 МПа
(200 МПа) после закалки с 1050 °C, обработки холодом при —70 °C,
2 ч, старения при 350 °C, 2 ч (табл. 209—211).
Физический свойства. Плотность 7,88 кг/м3 Удельное электро-
сопротивление составляет 0,767-10-6 Ом-м при 20 °C (табл. 212).
Сварка. Сталь 08Х17Н5МЗ хорошо сваривается в мягком и уп-
рочненном состоянии ручной и автоматической аргонодуговой, а
также контактной сваркой. Благодаря присутствию 6-феррита
сталь технологична при изготовлении паяных конструкций.
Технологические свойства. Сталь 08Х17Н5МЗ удовлетворительно
деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал го-
рячей пластической деформации составляет 1050—850 °C. Относи-
тельно низкая температура горячей деформации объясняется ро-
стом количества 6-феррита при высокотемпературном нагреве и сни-
жением технологичности. Охлаждение изделий сечением более
150 мм замедленное.
Для лучшей обрабатываемости резанием можно использовать
следующий режим термической обработки: отжиг при 760 °C, 1,5 ч
215
ТАБЛИЦА 209
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО 1 ОСТам ИЛИ ТУ
Полуфабрикат ГОСТ или ТУ ав> МПа п0,2. МПа б5, % ф. %
Лист ТОЛСТЫЙ*1 ТУ 14-1-2128—77 1200 500 20
Лист ТОЛСТЫЙ*2 1200 800 8
Лист тонкий ГОСТ 5582—75 1200 620 20 —
Лист тонкий*1 ТУ 14-1-2127—77 1200 500 20
Лист тонкий*1 1200 800 8
Сорт*1 ТУ 14-1-1831—76 1200 850 12 50
Лента*1 М ТУ 14-1-2410—78 1200 450 15*з 15*4
Лента*2 1200 900 9 5
Лента ПН*2 1150 950 10 10
Лента Н*2 1250 1100 7 4
Примечание 1 Лента в полунагартованном (ПН) и нагартованном (Н) со
стояниях была подвергнута старению при 450 °C, 1 ч, М — лента мягкаяк 2 Сорт
(ТУ 14-1-1831—76) имеет КСН=50 Дж/м2
*• Состояние поставки 12 Испытание на термически обработанных контрольных об-
разцах *3 61. “о 6‘.
ТАБЛИЦА 210
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННОЙ
ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ °с 6Ъ, МПа а0,2’ МПа б0, % *исп- °С <ТВ, МПа а„,2, МПа Д, %
20 1200 850 8 500 950 650
400 1100 850 — 550 700 500 10
450 1050 800 7 600 500 400 —
Примечание 1 Термическая обработка нормализация с 950 °C, обработка
холодом при —70 °C, 2 ч, старение при 450 °C, 1 ч 2 При 20 и 450 С модуль Е со
ставляет 190 000 и 160 000 МПа соответственно
ТАБЛИЦА 211
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжатия, % (?в, МПа П0>2, МПа б,, %
0 1000—1200 400—800 20—25
30 1199 890 12
70 1300 1200 5
с охлаждением на воздухе и отпуск при 650 °C, 1,5 ч с охлаждением
на воздухе. Для смягчения листовой стали между операциями хо-
лодной штамповки следует проводить нормализацию с 1050 °C.
216
ТАБЛИЦА 212
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (?.) УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ (с) <
КОЭФФИЦИЕНТ РАСШИРЕНИЯ («) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Ссп- °С Ь 103, Вт/(м °C) с Юа, Дж/(кг °C) Температурный интервал, °C о, 10“’, 1/°С
20 0,159 0,42
100 0,172 0,462 — —
200 0,189 0,504 20—200 10,9
300 0,205 0,546 20—300 11,4
400 0,222 0,609 20—400 11,9
500 0,239 0,672 20—500 12,4
600 0,252 —— 20—600 12,4
' 700 0,268 — 20—700 —
800 0,285 — 20—800 —
900 0,306 — 20—900 —
Примечание Термическая обработка нормализация при 950 °C, обработка хо-
лодом при —70 °C, 2 ч, старение при 450 °C, 1 ч
Окончательная упрочняющая термическая обработка заключается
в нормализации с 950 °C; обработка холодом при —70 °C, 2 ч и ста-
рении при 350—450 °C,
5. СТАЛЬ 04Х25Н5М2 (ДИ62)
Применение. Сталь 04Х25Н5М2 применяют для изготовления де-
талей высокойагруженных сепараторов, используемых в химиче-
ской промышленности; разработана для несварных конструкций.
Химический состав, % (по массе); С 0,04; Si С 0,40; Мп
1,0—2,5; Сг 24,5—26,5; Ni 5,0—6,0; Мо 2,3—2,8; S < 0,025;
Р 0,035.
Структура После закалки с 950—1100 °C сталь содержит при-
мерно 60 % 6-феррита и 40 % аустенита; при нагреве до 1250 °C
сталь приобретает практически чисто ферритную структуру. После
закалки с 1000 °C ферритная составляющая содержит, %: Сг 29;
Мо 2; Ni 5; аустенитная, %: Сг 24,5; Мо 1,2; Ni 7 (при среднем со-
ставе стали, %: С 0,023; Сг 25,4; Ni 5,7;_Мо 2,3; Мп 1,2 %),
При выдержке или медленном охлаждении с печью или в кон-
тейнере в интервале 700—900 °C в ферритной составляющей в при-
граничных участках наблюдаются выделения о-фазы; наряду с
о-фазой после отпуска обнаружены карбиды типа Л4е23Св. Сигма-
тизация приводит к значительному снижению ударной вязкости.
Полное растворение cr-фазы наступает при нагреве до 1000 °C.
В интервале 400—550 °C в стали развиваются процессы охруп-
чивания ферритной составляющей (475-град хрупкость). Заметное
снижение ударной вязкости наступает в стали только после отпуска
продолжительностью 10 ч, при более коротких выдержках при
217
400—450 °C наблюдается только небольшое упрочнение На рис 76
показано влияние режима отпуска на ударную вязкость стали
04Х25Н5М2
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-1847—76 сталь 04Х25Н5М2
в закаленном состоянии не должна быть склонна к межкристаллит-
ной коррозии по методам AM и АМУ (ГОСТ 6032—84).
Сталь не склонна к межкристаллитной коррозии после прово-
цирующего нагрева в интервале 400—700 °C с продолжительностью
до 25 ч (испытание по методу AM ГОСТ 6032—84); обладает высокой
Рис 76 Влияние режимов от
пуска иа уДаоиую вязкость
стали 04X25H5M2 (предвари
тельная термическая обработка
закалка с 1000 °C иа воздухе).
1 — 500, 2 — 600, 3 — 650,
4 —700, 5 — 750 °C
имеют раз-
текучести.
= 530 МПа,
ММ, Укор ~
09X15Н8Ю
стойкостью против питтинговой корро-
зии (табл. 213, 214).
Конструктивная прочность. Рас-
смотрим данные о конструктивной
прочности стали 04Х25Н5М2 по сравне-
нию со свойствами высокопрочной ста-
ли 09X15Н8Ю. Обе стали
личный уровень предела
Сталь 04Х25Н5М2 имеет ав
Кс = 93 МН/м2, /Кр = 11
=0,78-3 мм/цикл. Сталь
имеет ов = 900 МПа, Ке = 67 МН/м2,
/кр = 2 мм, икор = 4,5’3 мм/цикл
(Кс — коэффициент интенсивности нап-
ряжений, /кр— критическая длина до-
пустимого дефекта, %ор — скорость
роста трещины при циклической нагру-
зке (табл. 215).
Сталь 04Х25Н5М2 обладает высоким
сопротивлением к замедленному разрушению. Уровень напряже-
ний, при котором не происходило разрушения гладких образцов
с трещиной на базе 100-ч испытаний, составляет 620—650 МПа.
Ударная вязкость стали, полученная на образцах с трещиной
(КСТ), при —60 °C сохраняется на уровне 50 Дж/м2.
Физические свойства Плотность 7,87 кг/м3. Магнитное насыще-
ние после закалки с 1000 °C на воздухе 0,68—0,75 (Тл-м)/А
(табл. 216).
Технологические свойства. Интервал горячей пластической де-
формации 1180—900 °C, термическая обработка, обеспечивающая
снятие наклепа после горячей пластической деформации и опти-
мальное сочетание механических свойств коррозионной стойко-
сти — закалка с 1000 + 20 °C в воде
Сталь 04Х25Н5М2 поставляют в виде прессовых поковок по
ТУ 14-1-4582—89, размеры и массу которых устанавливают сог-
ласованной спецификацией в соответствии с сортаментом прес-
сов.
Поковки предназначаются для холодной механической обра-
ботки или горячей штамповки.
218
ТАБЛИЦА 213
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ СТАЛИ 04Х25Н5М2
В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ В СРАВНЕНИИ СО СТАЛЬЮ 10X17H13M3T
Сталь t, °C Скорость коррозии, г/(ма ч), при различной концентра- ции H2SO4, %
5 10 20 50 80
04Х25Н5М2 20 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
50 —! 0,2 0,2 0,4 0,2, 7,0
10X17H13M3T 20 0,67, 0,26 1,2 0,39 0,4, 15,0 4,4, 4,7
50 — 0,65 0,13 59,0, 43 7,7, 6,8
ТАБЛИЦА 214
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СКЛОННОСТЬ
К ПИТТИНГООБРАЗОВАНИЮ СТАЛЕЙ 04Х25Н5М2 И 10X17H13M3T
Сталь п ^тах dmin ^тах femin
Т = 6 Ч
04Х25Н5М2 0 0 0 0 0
10X17H13M3T 5 0,38 0,06 0,60 0,08
Т = 48 ч
04Х25Н5М2 582 0,73 0,07 0,22 0,03
10X17H13M3T 55 1,12 0,06 1,30 0,08
Примечание 1 Испытания в 0,5 н растворе FeC 3 при 20 °C 2 Стали
04Х25Н5М2 и 10X13H13M3T закаливали с 1000 и 1100 °C соответственно 3 и— количество
питтингов на I cms, dmax, dmltl—максимальный н минимальный диаметры питтингов, мм,
1гт„„, hm.„ — максимальная и минимальная глубина питтингов, мм
111 nA 111111 *
ТАБЛИЦА 215
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^нсп °C ав МПа а0,2' МПа 65, % KCV, Дж/м’ С, ств’ МПа ао,2> МПа б6, % KCV, Дж/м’
900 61 47 83 50 1100 13 12 138—167 120
1000 30 21 157—169 200 1200 ' 6,5 3,0 84—115 70
Примечания 1 Термическая обработка* закалка с 1000°C на воздухе 2 —
= 90%
219
ТАБЛИЦА 216
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, (X), КОЭФФИЦИЕНТ
РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^ИСП’ °C X-102, Вт/(м °C) Темпера- турный интервал, °C а Ю-о, 1/°С So s° X 102, Вт/(м °C) Темпера- турный интервал, °C а 10-®, 1/°С
100 0,155 20—100 11,75 600 0,228 500—600 • 16,5
200 0,171 100—200 12,8 700 0,242 600—700 15,5
300 0,184 200—300 14,5 800 0,259 700—800 16,5
400 0,201 300—400 15,5 900 0,278 800—900 15,85
500 0,215 400—500 15,15
Примечание Термическая обработка закалка с 1000 °C иа воздухе
Механические свойства стали 04Х25Н5М2 определяются на тер-
мически обработанных образцах, изготовленных из двух проб
поставляемого профиля или двух расковов, при производстве шайб,
после перекова на круг или квадрат 800—100 мм и длиной не менее
100 м. Рекомендуемая термическая обработка образцов: закалка
с 1000 + 20 °C, охлаждение на воздухе
По ТУ 14-1-4582—89 механические свойства стали 04Х25Н5М2
должны быть следующими: ов > 640 МПа; <т0 2 > 490 МПа, §5 >
> 20 %, KCU > 98 Дж/м2.
Поковки подвергают ультразвуковому контролю, а также кон-
тролю микроструктуры и загрязненности неметаллическими вклю-
чениями.
6. СПЛАВ ХН40МДТЮ (ЭП543)
Применение. Высокопрочный сплав ХН40МДТЮ применяют для
изготовления различной химической аппаратуры, подвергающейся
при работе одновременному воздействию агрессивной среды и ме-
ханических напряжений, а также упругочувствительных элементов
(мембран, сильфонов, пружин), эксплуатируемых в высокоагрес-
сивных средах при повышенных температурах. Сплав ХН40МДТЮ
обладает высокой коррозионной стойкостью в растворах серной
и фосфорной кислот, в газоконденсатных средах, содержащих по-
вышенное количество сероводорода и углекислого газа.
Химический состав, % (по массе): С с 0,04; Si sg 0,5; Мп <
0,80; Сг 14,0—17,0; Ni 39,0—42,0; Ti 2,5—3,2; Al 0,7—1,2;
Мо 4,5—6,0; Си 2,7—-3,3; S 0,020; Р < 0,035 (табл. 217)
Структура. После закалки с 1050—1100 °C в воде или на воз-
духе сплав ХН40МДТЮ имеет структуру чистого у-твердого раст-
вора с включениями карбонитридов титана Для упрочнения после
закалки сплав подвергают старению при температуре 600—750 °C;
иногда старение проводят непосредственно после горячей или хо-
лодной пластической деформации. При старении в сплаве происхо-
220
дит выделение интерметаллидной у'-фазы типа Ni3 (Ti, Al), имею-
щей ГЦК-решетку с параметром, равным 3,601 А. После обработки
по режиму: закалка с 1050 °C, 45 мин на воздухе, старение при
650 °C, 5 ч на.воздухе выход фазы составляет 14 %. Упрочняющая
у'-фаза содержит следующие элементы: хром, никель, железо,
алюминий,' титан, молибден, медь. Стехиометрическая формула
у'-фазы предположительно имеет вид: (Ni, Cr, Fe, Cu)8 (Ti, Al,
Mo). Кроме у'-фазы, в осадках обнаружен карбонитрид Ti (С, N).
Размер частиц у'-фазы мало зависит
от температуры конца деформации
сплавы и режима термической обра-
ботки и составляет 240—290 А. Мак-
симальное количество частиц у'-фазы
выделяется при проведении старения
непосредственно после пластической
деформации. При этом имеется тен-
денция к увеличению частиц в резуль-
тате снижения температуры конца
деформации. Например, после де-
формации с окончанием при темпера-
туре 820 °C и дополнительного ста-
рения при 650 °C, 5 ч количество час-
тиц у'-фазы составляет 64 • 107 на 1 мм2
по сравнению с 20-107 на 1 мм2 для
температуры конца деформации 900 °C
без старения. Структура, образую-
щаяся при старении непосредствен-
но после деформации, обеспечивает
максимальную прочность сплава.
Коррозионная стойкость. Сплав
ХН40МДТЮ имеет высокую стой-
кость против общей коррозии в раст-
ворах серной кислоты концентрацией
до 60 % при температуре до 80 °C. При
Рис 77 Коррозионное (а) и элек-
трохимическое поведение(б) сплава
04ХН40МДТЮ
этом минимальная стойкость 0,15—0,2 мм/год соответствует кон-
центрации серной кислоты 20—30 % (на рис. 77, а, точка А).
Повышение концентрации серной кислоты от 20 до 50 % приво-
дит к снижению скорости коррозии, что находится в хорошем со-
ответствии с данными электрохимического исследования, Из
рис 77, б следует, что в указанных средах сплав корродирует в ак-
тивном состоянии (на рис. 77, а точка Б). В пассивном состоянии
повышение концентрации серной кислоты до 50 % приводит к воз-
растанию скорости коррозии.
В растворах фосфорной кислоты при концентрации до 70 % и
температуре дц 80 °C скорость коррозии сплава ХН40МДТЮ не
превышает 0,05 мм/год. Сплав может быть использован в полифос-
221
ТАБЛИЦА 217
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ТУ
Термическая обработка <УВ> МПа МПа б5, % ф, % кс и, Дж/м2
Поковки (ТУ 14-1-1754- —76) -
Старение при 600—630 °C, 1000 800 10 10 40
5 ч иа воздухе Закалка с 1050—1100 °C, 1,5—2 ч на воздухе, старе- ние 750 °C, 5—10 ч на воз- 900 700 10 10 40
духе
Прутки (ТУ 14-1-4042- -85)
Закалка С 1050—1100 °C, 880 685 10 10 34
1,5—2 ч на воздухе, старение при 750 °C, 5—И) ч на воздухе
форной кислоте концентрацией 110—115 % при повышенных тем-
пературах (скорость коррозии при 135 °C в газовой фазе менее
0,007 мм/год, в жидкой 0,15 мм/год), в 10 %-ной фтористоводород-
ной кислоте при 70 °C (скорость коррозии сплава составляет
0,11 мм/год).
Сплав применяют для аппаратурного оформления газоконден-
сатных месторождений с содержанием" в природном газе сероводо-
рода До 6 % и углекислого газа до 6 %, Скорость коррозии сплава
в дистилляте, насыщенном сероводородом при температуре до
70 °C и давлении до 1,7 МПа, не более 0,0003 мм/год.
Сплав ХН40МДТЮ не склонен к коррозионному растрескива-
нию в кипящем 42 %-ном растворе MgCl2 при значениях напряже-
ния, равных 0,75 и 1,2 а0,2 и 0,92 <тв, а также в технологических
растворах кислородных соединений хлора, содержащих 200 г/л
NaCl 4- окислитель при 900 °C.
Все указанные испытания коррозионной стойкости проводили
на сплаве, получившем максимальное упрочнение, т. е. старение
ТАБЛИЦА 218
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^ИСП’ °C ”в’ МПа б6, % ф> % KCU, Дж/м2 п, об ^исп* °C ’в’ МПа б6, % ф- % KCU, Дж/м2 п, об
200 1240 22,0 35 80 1150 50 146 98 200 23
900 300 46 71 100 25 1160 40 97 96 45,0 13
1000 100 160 95 360 50 1180 30 103 94 10,0 0,5
1100 60 118 88 280 37 1200 30 21 26 10,0 0,5
Примечание. Термическая обработка: закалка с 1050—1100 °C, 1,5—2 ч на
воздухе, пруток диаметром 90 мм, продольные образцы.
222
ТАБЛИЦА 219
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРАХ
W °с <тв, МПа %2’ МПа б5. % ф. % KCU, Дж/м®
Режим 1
—253 1620 830 24 20 95,0
—196 1480 760 32 30 130 z
—70 1220 630 37 42 140—150
20 1180 620 34 42 140
Режим 2
—253 1170 940 18 13 74,0
—196 4620 850 28 26 90
—70 1320 720 32 37 100
20 1290 720 31 37 105,0
Режим 3
—253 1780 1240 19—23 13—20 40
—196 1600 180 26 27 60
—70 1360 1010 27—28 33 65,0
20 1330 1000 27 29 70
Режим 4
—253 1820 1340 11—24 6-11 *7,0
—196 1700 1280 13 11 . 20
—70 1560 1180 19 13 22,0
20 1520 1120 19 21 24,0
Примечание. Режим 1. закалка с 1O5Q°C, охлаждение на воздухе, режим 2:
закалка с 1050 °C, охлаждение на воздухе-r старение , при 650 3С, 5 ч', охлаждение на
воздухе; режим 3: деформация (без термической обработки); режим 4;. деформация+
старение при 650 °C 5 ч, охлаждение на воздухе.
ТАБЛИЦА 220
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (Е), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ (а)
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
^ИСП’ °C ЕЮ*, МПа Темпера- турный интервал, °C а-10-», J/’C ^исп’ °C £10*, МПа Темпера- турный интервал, °C а-10-“, 1/°С
20 20,84 500 17,50 20—500 13,6
100 20,30 20—100 8,15 600 16,62 20—600 14,1
200 19,57 20—200 11,0 700 15,62 20—700 19,9
300 18,85 20—300 12,0 800 14,65 20—800 16,2
400 18,00 20—400 12,8
Пр имечание Термическая обработка: горячая деформацияН-старение при 650 °C,
5 ч, охлаждение на воздухе.
223
ТАБЛИЦА 22/
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Прутки Поковки-штанги Прутки-пресс-изделия Проволока пружинная Проволока (длинномер- ная) Канат (длинномерный) Заготовка трубная Лента холоднокатаная ТУ 14-1-4042—85 ТУ 14-1-1754—76 ТУ 14-1-3190—81 ТУ 14-1-3528—83 ТУ 14-1-3639—83 ТУ 14-4-1214—82 ТУ 14-1-3518—83 ТУ 14-1-3546—83 d= 8—190 d = 200—350 d = 80—190 d = 0,5—5,0 d= 1,8—2,5, I = 5000 — 3000 d = 4,6, I = 4000—5000 м d= 180—350 h = 0,1—2,0, b = 400
при 650 °C в течение 5 ч с охлаждением на воздухе непосредственно
после горячей пластической деформации.
Скорость коррозии сплава в растворах серной кислоты кон-
центрации от 10 до 60 % при температурах до 80 °C независимо от
структурного состояния (режима термической обработки и дефор-
мации) низка и не превышает 0,16 г/(м2-ч) (табл. 218, 219).
Физические свойства. Плотность 8,05 кг/м3. Теплопроводность
0,121-102 Вт/(м-°С) при 20 °C.
Сварка'. Исследование свариваемости сплава ХН40МДТЮ по-
казало, что из него могут быть получены аргонодуговой сваркой
сварные соединения без образования горячих трещин при тол-
щине сварных элементов до 6 мм. Применялась сварочная прово-
лока того же состава. Наилучшую устойчивость против образова-
ния горячих трещин в околошовной зоне сплав имеет после пред-
варительной обработки по схеме деформация + низкотемператур-
ное старение (650 °C).
Контактная шовная сварка сплава ХН40МДТЮ в толщинах
0,16—0,26 мм со сплавами ХН40МДТЮ и 06ХН28МЗДЗТ (ЭИ943),
а также со сталями типа ХН1810Т обеспечивает получение качест-
венного сварного шва и высокой вакуумной плотности.
Технологические свойства. Горячая пластическая деформация
сплава ХН40МДТЮ осуществляется в интервале температур 1160—
960 °C; сплав технологичен при изготовлении поковок. Если ста-
рение сплава проводят непосредственно после горячей пластиче-
ской деформации, то температура конца деформации должна быть
ниже температуры рекристаллизации сплава, т. е. ниже 920 °C.
Смягчающей термической обработкой для сплава является закалка
с 1050—1100 °C в воде или на воздухе (табл. 220).
Сплав имеет удовлетворительную технологичность при горячей
и холодной пластической деформации и обработке резанием.
Сплав термически обрабатывается по двум схемам в зависи-
мости от требуемого уровня прочности: 1). горячая пластическая
224,
деформация + старение при 600—650 °C, 5 ч, охлаждение на воз-
духе; 2) закалка с 1050—1100 °C на воздухе + старение при 650—
750 °C, охлаждение на воздухе (табл. 221).
Глава VIII КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ
нА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ
ДЛЯ ВЫСОКОАГРЕССИВНЫХ СРЕД
1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
Коррозионностойкие никелевые сплавы относятся к трем основ-
ным системам легирования: Ni—Мо, Ni—Сг, Ni—Сг—Мо
Сплавы Ni + 25—32 % Мо составляют группу материалов,
обладающих исключительно высокой стойкостью в средах восста-
новительного характера: соляной, серной, фосфорной кислотах,
галогенах, влажном хлористом водороде; хлоридах, органических
кислотах и т д.
В 10 %-ной НС1 при 70 °C стойкими являются сплавы с 15—
20 % Мо. В кипящих растворах 10—21 %-ной НО содержание
молибдена должно быть не менее 28 %; в кипящих растворах
21 %-ной НС1 (и более), 40 %-ной (и более) HaSO4 коррозионная
стойкость бинарных сплавов системы Ni—Мо непрерывно повы-
шается с повышением концентрации молибдена (рис. 78) Однако
получить деформируемые сплавы с содержанием молибдена более
35—36 % пока не удается.
Выделение равновесных фаз в соответствии с диаграммой со-
стояния, приводящее к гетерогенизации структуры, снижает кор-
розионную стойкость сплавов. К таким фазам в сплавах с 20—30 %
Мо относятся интерметаллиды Ni4Mo (р), образующиеся при тем-
пературах ниже 840 °C. В промышленных сплавах к указанным
фазам следует добавить образование карбидов типа Л4е6С, Л4е1аС,
МоаС и cr-фазы типа FeMo, что связано с присутствием в них при-
месей углерода, железа и т д.
С выделением избыточных фаз связывают также развитие про-
цессов межкристаллитной коррозии в никельмолибденовых спла-
вах. Установлено, что склонность к межкристаллитной коррозии
возникает в них при нагреве в двух температурных интервалах:
при 600—800 °C и выше 1200 °C.
Развитие межкристаллитной коррозии в интервале 600—800 °C
связано в первую очередь с выделением по границам зерен дисперс-
ных карбидов типа Л4е]аС; при 700—800 °C процесс усугубляется
также выделением интерметаллидов Ni4Mo и NigMo. В результате
указанных процессов происходит обеднение приграничных областей
по молибдену с вытекающим отсюда последствиями для межкри-
сталлитной коррозии
8 Заказ № 1124
225
Положительное влияние на стойкость бинарных сплавов типа
Н70М27 в интервале температур 600—800 °C оказывают добавки
ванадия и ниобия (2]% каждого), которые снижают диффузионную
подвижность атомов молибдена и углерода, тем самым замедляют
скорость выделения карбидных и интерметаллидных соединений.
В высокотемпературной области (выше 1250 °C) склонность к меж-
кристаллитной коррозии в никельмолибденовых сплавах вызвана
исключительно образованием сетки карбидов типа МейС и /Ие2С
Ni 20 00 60 80 МО
Мо, % (по массе)
Рис. 78. Диаграмма состояния си-
стемы N1—Мо (а), термическая
обработка (б) и скорость коррозии
сплавов этой системы в кипящих
растворах 40 %-иой H2SO, (Г), 60
%-иой H2SO4 (2) и 21 % иой НС1
(3) Термическая обработка — за-
калка с 1100 °C в воду (Т В. Сви-
стунова)
С выделением карбидов в высокотемпературной области связы-
вают возникновение межкристаллитной коррозии ножевого типа.
Примеси кремния, фосфора и железа в сплавах типа Н70М27 уско-
ряют карбидные реакции и, следовательно, увеличивают склонность
к межкристаллитной коррозии.
Склонность к межкристаллитной коррозии в сплавах системы
Ni—Мо, в том числе ножевого типа, снижают: 1) уменьшением со-
держания углерода. Его предельно допустимое содержание опреде
ляется основным и примесным, сплавом. В технических сплавах
оно обычно составляет 0,005—0,03 %; 2) снижением содержания
кремния (-<0,1 %), фосфора (<0,01 %), железа (< 1 %); 3) ле-
гированием элементами, понижающими термодинамическую актив-
ность углерода и замедляющими распад твердого раствора в интер-
вале 700—900 °C, т.^е. 1,5—2,0 % V (или ниобия); 4) легированием
поверхностно-активными элементами: бором, кальцием и другими,
уменьшающими возможность образования взаимосвязанных цепо-
чек карбидов по границам зерен.
226
Никельмолибденовые коррозионностойкие сплавы характери-
зуются достаточно высокой пластичностью от криогенных темпера-
тур до 1200 °C в 1,5—2 раза более высокими значениями характе-
ристик прочностей, чем сталь 12Х18Н10Т
Легирование никеля хромом (до 50 %) повышает его стойкость
в окислительных средах. Содержание хрома в сплавах бинарной
системы Ni—Сг, необходимое для обеспечения состояния пассив-
ности, зависит от свойств коррозионноактивной среды (состава,
Рис 79 Диаграмма состояния Ni —Сг и
скорость коррозии сплавов этой си-
стемы в 16—18 %-ной HN03, 4 %-ной
HF при 60 °C (1), 60 %-ной HNO3 прн
/кип и 12-15 %-H0flHNO3 + 2-
3 % HF при 40 °C (5)
температуры, pH) и возрастает с увеличением ее агрессивности
(рис. 79).
Промышленные сплавы системы Ni—Сг (> 20 % Сг) характе-
ризуются высокой коррозионной стойкостью в растворах азотной
кислоты в присутствии ионов фтора, стойкостью в хлоре, хлори-
стом и фтористом водороде до 500 °C.
Высокая коррозионная стойкость сплавов связана с явлением
анодной пассивации. В отличие от железа никель не образует с га-
лоидными ионами, в данном случае с ионом фтора, устойчивых
комплексных соединений, что объясняет устойчивость пассивного
состояния в азотно-фторидных растворах. Сплавы Ni +
+ (30—50 %) Сг в окислительных средах пассивируются самопро-
извольно.
Промышленные никельхромистые сплавы содержат до 50 % Сг.
При содержании до 40 % Сг сплавы имеют структуру гомогенного
у-твердого раствора хрома в никеле с ГЦК-решеткой; в интервале
концентраций 40—50 % Сг сплавы являются двухфазными (у + а);
8*
227
a-фаза в данном случае представляет собой твердый раствор никеля
в хроме на основе ОЦК-решетки (см. рис. 79).
Переход от однофазной гомогенной структуры к двухфазной
практически не вызывает снижения коррозионной стойкости, так
как сопровождается повышением концентрации хрома. Вместе с тем
необходимо отметить, что присутствие в двухфазных сплавах яче-
истых образований a-фазы может приводить к структурно-изби-
рательной коррозии, вследствие различия химического состава
у- и а-фаз.
Причиной возникновения межкристаллитной коррозии в одно-
фазных никельхромовых сплавах является выделение по границам
зерен взаимосвязанных цепочек карбидов типа Л4е23Св. В однофаз-
ном сплаве Ni — 30 % Сг с 0,03 % С область сенсибилизации охва-
тывает интервал температур 600—900 °C. Повышение содержания
хрома до 40 % приводит к ее вырождению. При этом температурный
интервал сокращается до 550—700 °C. Минимальное время разви-
тия межкристаллитной коррозии (тшш), естественно, также уве-
личивается с повышением содержания хрома с 10 мин до 6 ч.
Как и в случае аустенитных сталей, межкристаллитная корро-
зия развивается здесь по обедненным хромом приграничным участ-
кам, образовавшимся вследствие выделения карбида.
В двухфазных сплавах, содержащих более 40 % Сг, межкри-
сталлитная коррозия может возникать не только из-за образования
пограничных карбидов, но и в результате выделения по границам
a-фазы.
Выделение a-фазы по границам зерен происходит при отпуске,
приводящем сплав в равновесное состояние.
В однофазных у-сплавах межкристаллитная коррозия связана
только с карбидной реакцией. В этих сплавах при отпуске в интер-
вале 550—900 °C выделяются карбиды типа Л4е23С6, в которых
металлическая составляющая содержит до 60 % Сг.
Таким образом, межкристаллитная коррозия в однофазных ни-
кельхромовых сплавах (до 40 % Сг) возникает вследствие обедне-
ния по хрому приграничных областей, расположенных вдоль взаи-
мосвязанных выделений карбидов (рис. 80).
В двухфазных сплавах системы Ni—Сг (40—50 % Сг) допол-
нительной причиной межкристаллитной коррозии могут быть по-
граничные выделения a-фазы (рис. 80). Морфология a-фазы, т. е.
наличие ячеистых или пограничных выделений, определяется кон-
кретным химическим составом и режимом термической обработки.
Методом спектрального микроанализа показано, что в сплаве
с 40 % Сг содержание хрома в a-фазе составляет 50, а в у-фазе 30 %.
Таким образом, слабым в коррозионном отношении местом яв-
ляются участки у-твердого раствора, расположенные в непосредст-
венном контакте с выделениями а-фазы.
Присутствие в сплавах Ni—Сг таких элементов, как С, Ni, Si,
Al, Nb, Zr, Ti, Mo, W (> 2 %) и Fe, снижает их стойкость против
228
Рис. 80. Микроструктура сплавов системы Ni 4- (40—50) % Сг после различных режимов
термической обработки:
а — сплав с 40 % Сг, закалка с 1100 °C в воде, структура у-твердый раствор, X 600;
б — сплав с 40 % Сг, закалка с 1100 °C в воде, отпуск 600 °С,1 ч, структура у-твердый
раствор 4- карбиды Сг23С8 (по границам зерен), в — сплав с 42 % Сг, закалка с 1100 °C
в воде, отпуск 700 °C, 10 ч, структура у-твердый раствор 4- а-фазя (ячеистая); г — сплав
с 50 % Сг, закалка с 1100 °C в воде, отпуск 600 °C, 1 ч, структура у-твердый раствор 4-
4- tx-фаза (по границам зерен); б—г. X 9600 (Т. В. Свистунова)
межкристаллитной коррозии, так как инициируют образование
карбидов Л4е23С6 и а-фазы.
В то же время ряд элементов — Се, Са, В — оказывают поло-
жительное влияние на данный вид локальной коррозии, стабили-
зируя матричный у-твердый раствор.
Одновременное легирование никеля хромом и молибденом позво-
ляет создать сплавы с высокой коррозионной стойкостью в средах
окислительно-восстановительного хар актер а.
229
Диаграмма состояния системы Ni—Сг—Мо (рис. 81) показы-
вает, что имеются довольно большие области взаимной раствори-
мости трех элементов; вместе с тем из сравнения площадей обла-
стей гомогенных у-твердых растворов, соответствующих 1250 и
850 °C, следует, что с понижением температуры растворимость
хрома и молибдена в никеле уменьшается
В зависимости от содержания
Ni-Cr-MO
Рис 81 Изотермический разрез тройной
диаграммы N1 — Сг — Мо при 800, 1000 и
1200 °C в сопоставлении со скоростью кор-
розии в смесн H2SO4 + NaNO3 + NaCl
при 60 °C
хрома и молибдена в определен-
ных температурно-временных
областях могут образовываться
интерметаллидные соединения с
топологически плотной упаков-
кой: о-фаза (Ni,Cr, Мо), Р-фаза
(Ni, Сг, Мо), 6-фаза (Ni, Мо),
ц-фаза и P-фаза Выделение
ТПУ-фаз происходит прежде все-
го по границам зерен
Наибольшее распространение
на практике нашли сплавы на
основе системы Ni— 15 % Сг—
15 % Мр, сочетающие в себе вы-
сокую коррозионную стойкость
против равномерной и локальной
коррозии
В сплавах данной системы
промышленной чистоты возмож-
но протекание двух процессов’
1) выделения карбидов типа
МевС, связанного с переменной
растворимостью углерода в у-
твердом растворе и 2) выделения
из никельхромомолибденового у-
твердого раствора интерметалли-
дных фаз, таких как p-фаза (типа Со7Мо6, Fe7Mo6) и ДВ2, Р
Распад у-твердого раствора с выделением карбидов Л4евС про-
исходит в интервале 600—1200 °C после кратковременных выдер-
жек, при этом при температуре 600—800 °C выделение карбидов
происходит преимущественно по границам зерен.
Образование интерметаллидных фаз происходит при 'темпера-
туре > 800 °C и требует более длительных выдержек
В сплавах системы Ni — 15 % Сг — 15 % Мо интенсивность
карбидной реакции, естественно, в первую очередь определяется
содержанием углерода, количество которого в лучших промышлен-
ных сплавах не превышает 0,004—0,006 %. Кроме того, необхо-
димо стремиться уменьшить содержание элементов, повышающих
термодинамическую активность углерода, в первую очередь крем-
ния.
230
Рис 82 Принципиальная схема структурных превращений и термической обработки
сплавов системы Ni — (25—30 %) Мо
1 — область выделения карбидных фаз ЛГебС и в твердом растворе — область
выделения этих же карбидов в виде замкнутых цепочек ло границам зерен, 3 —> область
пограничных выделений карбидов при высокотемпературном нагреве, вызывающих ио
к
жевую коррозию, тт1П — минимальное время возникновения склонности к межкри
сталлитной коррозии вследствие пограничных выделений карбидных фаз, — темпера-
тура растворения избыточных фаз, t3 — температура закалки, НК — ножевая коррозия
Рис 83 Принципиальная схема структурных превращений и термической обработки
сплавов системы Ni—Сг, имеющих в закаленном состоянии структуру у твердого раст-
вора (Ni — (30—39 %) Сг] и структуру (у + а) твердого раствора (N1 -{- 50 % Сг),
1 — область выделения карбидов Me2sC6, 2 — область выделения карбидов Afe23Ce в виде
связанных цепочек* 3 — область пограничных выделений а фазы при отпуске, I, II —
области сенсибилизации, связанной соответственно с пограничными выделениями кар-
а , к а *
б идо в и а фазы, тт1П и тт1п — минимальное _время сенсибилизации, соответствующее
каждой области, Тр — температура растворения избыточных фаз, t3 — температура
закалки сплавов
В отношении выделения интерметаллидных фаз необходимо при-
держиваться правила максимального удаления элементов, умень-
шающих стабильность у-твердого раствора, в частности кремния,
железа, вольфрама и ниобия Следует отметить, что основные ле-
гирующие элементы — хром и молибден — также способствуют
выделению у- и о-фаз
231
Высокая стойкость сплавов системы Ni — 15 % Сг — 15 % Мо
к равномерной коррозии в средах окислительно-восстановительного
характера постепенно ухудшается при повышении степени гетеро-
генности сплавов при распаде у-твердого раствора вследствие вы-
делений карбидов и интерметаллидных фаз. Если выделяющиеся
фазы располагаются по границам зерен в виде взаимосвязанных
цепочек, то может возникнуть склонность к межкристаллитной
коррозии
В средах окислительного характера (10 %-ная НаСгО4, <р =
= + 1,1 В) межкристаллитная коррозия развивается за счет из-
бирательного растворения фаз, богатых молибденом, и поэтому
Рис 84 Принципиальная схе-
ма структурных превращений
и термической обработки спла-
вов системы Ni — (15—25 %)
Сг — 15 % Мо;
1 — область выделения карби-
дов Afe6C в V-твердом растворе,
2 — область выделения связан-
ных цепочек карбидов AfeeC,
3 — область выделения связан-
ных цепочек ц-фазы, I — обла-
сть сенсибилизации сплавов вс-
ледствие выделения карбидов,
II — область сенсибилизации
за счет образования ц-фазы,
ц
тт1П —соответствующее мини
к
мальное время,тт1П «-соответст-
вующее минимальное время
нестойких в подобных растворах. Например, высокие потери воз-
никают при выделении p-фазы, содержание молибдена в которой
составляет примерно 40 %.
В средах восстановительного характера (10—15 %-ная НС1,
Ф = + 0,06 В) возникновение межкристаллитной коррозии связы-
вают с кратковременным нагревом при температуре < 800 °C, т. е.
в температурно-временной области выделений карбида 714е6С, соз-
дающего вокруг себя зоны, обедненные по молибдену, поскольку
содержание молибдена в металлической составляющей такого кар-
бида может достигать 40—45 %.
В отечественной практике для сплавов системы Ni — 15 %
Сг— 15 % Мо получил распространение кипящий раствор 30 %-
ной HaSO4 + 40 г/л Fea (SO4)3 с продолжительностью испыта-
ний 48 ч. Этот раствор чувствителен к образованию пограничных
зон, обедненных основными легирующими элементами, а также
на присутствие богатых молибденом избыточных интерметаллидных
фаз.
Выделение карбидов Л4е6С может наряду с появлением склон-
ности к межкристаллитной коррозии стать причиной других видов
локальной коррозии: коррозионного растрескивания, питтинговой
и щелевой коррозии сплавов данной системы. Считают, что корро-
232
зионное растрескивание в данном случае является следствием об-
разования гальванической пары карбид (катод) — матрица (анод),
возникновение которой приводит к разрушению пассивной пленки.
Чем выше содержание углерода в сплавах Ni = 15 % Сг —
15 % Мо, тем более склонны они к коррозионному растрескиванию.
Например, сплав Х16Н69М16В после закалки и отпуска при 704 °C
имеет стойкость против коррозионного растрескивания в 45 %-ном
MgCl2 при 155 °C и содержании углерода 0,004 % — 2407 ч, а при
содержании углерода 0,01 % — 6536 ч.
Выделения карбидов Л4евС и образование упомянутых выше
гальванических пар могут быть причиной потери стойкости спла-
вов к питтинговой и щелевой коррозии; однако это явление отно-
сится к более высокому содержанию углерода (> 0,01 %)
На рис. 82—84 представлены принципиальные схемы структур-
ных превращений и термической обработки сплавов трех рассмот-
ренных систем.
2. СПЛАВЫ Н70МФВ-ВИ (ЭП814А-ВИ),
Н65М-ВИ (ЭП982-ВИ), Н70М-ВИ (ЭП495-ВИ)
Основное назначение Сплавы Н70МФВ-ВИ и Н65М-ВИ применяются
в химическом машиностроении для изготовления сварного емкост-
ного оборудования и трубопроводов, работающих при повышенных
температурах в солянокислых средах, концентрированных раство-
рах серной и фосфорной кислот, в производстве ионообменных
смол, уксусной кислоты, галоидноводородных кислот, хлор куско-
вого каучука, полипропилена, в процессах органического синтеза,
химико-фармацевтических препаратов и др Сплав Н70М-ВИ в ос-
новном используют в тех же условиях, но в качестве присадочного s
материала при сварке
Химический состав, % (по массе)'. С С 0,02; Si С 0,1; Мп ^0,5;
Мо 25—27; Сг < 0,3; Fe < 0,8; W < 0,3; V 1,4—1,7; S С 0,012 —
сплав Н70МФВ-ВИ; С 0,02; Si 0,1; Мп 0,5; Мо 30—32;
Fe < 2,5; W < 0,3; S < 0,015 — сплав Н65М-ВИ; С < 0,03;
Si < 0,25; Мп < 0,5; Мо 25—27; Сг < 0,3; Fe С 1,5; S < 0,015
(сплав Н70М-ВИ); фосфор во всех сплавах С 0,015 %, ост— ни- .
кель
Структура После оптимальной термической обработки, со-
стоящей из закалки от 1070 ± 20 °C, выдержка при температуре
закалки 5 мин на 1 мм толщины с охлаждением в воде или ускоренно
на воздухе, структура всех трех сплавов состоит из а-твердого
раствора с размером зерен 30—45 мкм и отдельных частиц карбидов
типа Л4е12С размером 0,1—0,8 мкм.
При нагреве в интервале 600—800 °C первоначально начинают
выделяться пограничные частицы карбида типа Л4е12С, металли-
ческая часть которого состоит практически из чистого молибдена
Начиная с выдержки продолжительностью 30—60 мин выделение
233
карбидов сопровождается развитием упорядочения a-твердого раст-
вора с образованием интерметаллидных фаз Ni4Mo (при 700 °C)
и NisMo (при 800 °C). '
Все указанные превращения могут приводить к появлению
склонности к межкристаллитной коррозии, ухудшению общей кор-
розионной стойкости, повышению твердости и снижению пластич-
ности.
Сплавы Н70МФВ-ВИ и Н65М-ВИ обладают более высокой ста-
бильностью никельмолибденового твердого раствора: в первом
сплаве за счет присутствия 1,5 % V (в среднем), во втором сплаве —
за счет введения 2,5 % Fe (в среднем), а также пониженного содер-
жания углерода и кремния в обоих материалах. Реально это озна-
чает увеличение т^1п (табл 222)
Коррозионная стойкость. Сплав Н70МФВ-ВИ не склонен к меж-
кристаллитной коррозии после провоцирующего нагрева при 800 °C
в течение 30 мин с охлаждением на воздухе; испытания проводят
в кипящей 21 %-ной НС1 в течение 200 ч. Он имеет исключительно
высокую коррозионную стойкость в широкой гамме высокоагрес-
сивных сред восстановительного характера; в НС1 любой концен-
трации и температуры, .включая температуру кипения. В интер-
вале концентраций 1—37 %-ной НС1 при 20 и 70 °C, в кипящих
растворах НС1 концентрацией до 10 % скорость коррозии сплава
с 27 % Мо не превышает 0,2 мм/год, а в кипящих растворах 15—
21 %-ной'НС! = 0,3—0,4 мм/год; в 10—93 %-ной H2SO4 при 95 3С
и в кипящих растворах 10—40 %-ной H2SO4 скорость коррозии
ТАБЛИЦА 222
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C ПО ТУ
е Полуфабрикат Технические условия с?в, МПа ^0,2’ МПа 65, % НВ, МПа
Сплав Н70МФВ-ВИ
Лист толстый ТУ 14-1-4684—89 800 370 40 220
Сорт ТУ 14-1-2260—77 700 300 25 —
Лента ТУ 14-1-2230—77 850 350 40 —
Трубы электро- сварные ТУ 14-3-1227—83 780 340 35 —
Сплав Н65М-ВИ
Лист толстый ТУ 14-1-4719—89 ТУ 14-1-4673—89* 800 830 370 440 40 35 220
То же, тонкий ТУ 14-1-2879—80 f 850 400 40 —
Сорт ТУ 14-1-2674—79 700 300 25 —
Лента ТУ 14-1-4202—87 830 365 35 —
Проволока ТУ 14-1-3281—81 — — — —
Трубы электро- ТУ 14-3-1478—87 830 365 35 —
сварные
* Сплав Н65М-ИД.
234
Г
не превышает 0,1 мм/год, в 1—10 %-ной H2SO4 при 70 °C, когда
кислота обладает окислительными свойствами, скорость коррозии
равна 0,2 мм/год; в Н3РО4 всех концентраций, за исключением
94 %-ной, до 140 °C скорость коррозии сплава составляет менее
0,02 мм/год. В 77 %- и 94 %-ной Н3РО4 при 150 °C, в 100 %-ной
при 160 и 200 °C сплав представляет собой относительно стойкий
материал. В полифосфорных кислотах при 100—200 °C скорость
коррозии не превышает 0,4 мм/год; в галогенах (фтор, бром, иод) —
чистых или содержащих кислоты восстановительного характера,
такие как фтористоводородная (концентрацией до 80 % при ком-
натной температуре и до 10 % при 70 °C), бромистоводородная,
иодистоводородная и хлорсульфоновая; во влажном хлористом
водороде; в ряде органических кислот, в том числе муравьиной
(10—90 %-ной НСООН при ^ип; 50—80 %-ной НСООН при 140 °C
под давлением); уксусной (50—80 %-нойСН3СООН при /кип, 98% -
ной СН3СООН при 165 °C под давлением); щавелевой (10—50 %-
ной Н2С2О4 при /кип) кислотах. Сплав обладает также первым бал-
лом стойкости в соляной (5—37 %-ной концентрации до /кип) и
серной (до 50 %-ной концентрации при /кип, до 55 %-ной концен-
трации— при 120 °C); в хлоридах.
Сплав стоек к коррозионному растрескиванию в среде хлоридов
(например, в 42 %-ном MgCl2) и к питтинговой коррозии.
Никельмолибденовые сплавы нестойки: в азотной кислоте, хло-
ридах металлов (железа, меди и т. д ) и других средах, обладающих
окислительными свойствами. Даже весьма незначительные коли-
чества (10~4 %) окислителей (хлор, кислород, ионы трехвалент-
ного железа и меди и т. п.) в растворах соляной и серной кислот
резко снижают коррозионную стойкость никельмолибденовых спла-
вов. Поэтому присутствие в этих средах окислителей недопустимо.
Сплав Н65М-ВИ стоек против межкристаллитной коррозии по-
сле провоцирующего нагрева при 800 °C в течение 30 мин с охлажде-
нием на воздухе, а также в сварных соединениях. Испытания про-
водят в кипящей 21 %-ной НС1ф течение 200 ч.
Сплав Н65М-ВИ, отличающийся от Н70МФВ-ВИ более высоким
содержанием молибдена, имеет вдвое более высокую коррозионную
стойкость в кипящих растворах соляной кислоты и на порядок
более коррозионностоек в кипящих растворах серной кислоты
(табл. 223). В связи с этим сплав Н65М-ВИ рекомендуется для бо-
лев' агрессивных сред взамен Н70МФВ-ВИ.
Сплав стоек против общей и локальных видов коррозии, меж-
кристаллитного коррозионного растрескивания после технологи-
ческих нагревов, включая сварку.
Механические, физические свойства, а также технологические
параметры для сплавов Н70МФВ-ВИ, Н65М-ВИ, Н70М-ВИ близки
(табл. 224—226).
Физический свойства. Плотность 9,2-103 кг/м3. Теплопроводность
0,113-102 Вт/(м-°С) при 20 °C. Удельное электросопротивление
235
ТАБЛИЦА 223
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ СПЛАВОВ Н66М ВИ И Н70МФВ ВИ
В КИПЯЩИХ РАСТВОРАХ СОЛЯНОЙ И СЕРНОЙ КИСЛОТ
Концен- трация НС1, % Скорость коррозии, г/(м2 ч), сплавов Концент- рация H2SO4, % Скорость коррозии, г/(ма ч), сплавов
Н65М ВИ Н70МФВ ВИ Н65М ВИ Н70МФВ-ВИ
5 0,08 0,15 20 0,01 0,09
10 0,07 - 0,20 40 0,040 0,15
21 0,15 0,4 50 0,08 0,20
ТАБЛИЦА 224
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА Н70МФВ-ВИ ПРИ ВЫСОКИХ
ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп- °C <?в, МПа МПа 66, % ф, % K.CU, Дж/м2
800 500—520 300—350 20—28 25—35 160—180
900 300—350 300 40—50 35—50 140—160
1000 200 150—200 60—90 40—60 120
1100 80 100 42 55 ПО
1200 50 50 35 65 80
Примечание Термическая обработка закалка с 1070 °C в воде, лист тол
щиной 10 мм, образцы продольные
ТАБЛИЦА 225
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА Н70МФВ ВИ
ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*ИСП’ °С (?в, МПа °0,2’ МПа б6, % Ф, % K.CU, Дж/м2
20 930—980 450—500 45—66 55—65 200—240
500 930—980 450—500 45—50 56—65 200—240
боо 500—700 300—380 20—35 30—38 150—230
700 500—580 400—420 10—20 10—30 180—210
Примечание Термическая обработка закалка с 1070 °C в воде, лист тол
щиной 10 мм, образцы продольные
ТАБЛИЦА 226
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ
ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Степень обжа- тия, % МПа °0,2’ МПа 6, % кси, Дж/м2 Степень обжа- тия, % ^В’ МПа МПа 6, % кси, Дж/ма
0 980 500 50 900 15 1150 1000 30 550
10 1050 700 50 — 25 1100 — — 500
Примечание Термическая обработка закалка с 1070 °C в воде
236
1,55-10~в Ом-м при 20 °C. Удельная теплоемкость,
0,378-103 Дж/(кг-°С). Модуль сдвига при 20—100, 20—400 и 500—
700 °C соответственно 23-104, 22-104 и 20-104 МПа.
Коэффициент линейного расширения (а) в зависимости от тем-
пературы, следующий (после закалки с 1070 °C в воде):
t, °C . 20—100 20—200 20—300 20—400 20—500
а . 8,0 9,5 9,5 10,0 10,4
Продолжение
t, °C . . 20—600 20—700 20—800 20—900
а . 10,2 10,2 11,22 12,4
Сварка. Сплав Н70МФВ-ВИ сваривается ручной аргонодуговой
и электродуговой сваркой. Для аргонодуговой сварки используют
проволоку Н70М-ВИ, а для электродуговой — электроды 03Л-23.
Сварку необходимо вести с минимальным тепловложением, для
чего применяют интенсивное охлаждение. Использование этих сва-
рочных материалов позволяет обеспечить высокие механические
свойства наплавленного металла или металла шва: при ручной
аргонодуговой сварке ств = 720 МПа; <т0)2 = 350 МПа; 65 = 35 %,
KCU = 150 Дж/м2. Механические свойства сварных соединений
должны соответствовать: при аргонодуговой сварке ов 0,9 ств
основного металла, KCU 100 Дж/м2, угол статического изгиба
80 °; при электродуговой сварке ов > 0,8 ов основного металла.
'Сварные соединения обладают стойкостью против межкристал-
литной коррозии, в том числе ножевой. Скорости коррозии основ-
ного металла сплава Н70МФВ-ВИ и его сварных соединений в кон-
трольном «-кипящем растворе 21 %-ной НО (200 ч) соответственно
равны 0,4 и 0,4—0,5 мм/год
Технологические параметры Сплавы Н70МФВ-ВИ и Н65М-ВИ
подвергаются большинству способов формоизменения в горячем
и холодном состояниях: ковке, прокатке, штамповке, прессованию
и волочению. Температурный интервал горячей пластической де-
формации 1220—950 °C; необходима длительная выдержка при
температуре нагрева под деформацию.
Сплавы Н70МФВ-ВИ и Н65М-ВИ обладают более высокой спо-
собностью к нагартовке по сравнению с аустенитными сталями
типа 18-10 и поэтому требуют большего числа промежуточных по-
догревов при обработке давлением. После окончательной обработки
изделия должны обязательно подвергаться термической обработке,
которая состоит из нагрева при 1070 + 20 °C с выдержкой 3—5 мин
на 1 мм сечения и охлаждения в воде или под водным душем Тер-
мическую обработку рекомендуется проводить после технологиче-
ских операций, выполняемых в интервале 1000—600 °C.
Сплавы подвергаются обработке резанием (точению, сверлению,
фрезерованию и др ), хотя технологичность при этих операциях
значительно ниже, чем у стали типа 18-10. Обычно обработку реза-
нием ведут на пониженных скоростях. В качестве материала для
237-
ТЛ БЛИЦА 227
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Сплав Н70МФВ-ВИ
Лист толстый ТУ 14-1-4684—89 h = 4—7, 6= 1000, 1 = = 2000 h = 8—20, b = 1000, /= 1700—500
Сорт ТУ 14-1-2260—77 d = 20—55
Лента ТУ 14-1-2230—77 h = 0,4—2,0, & = 365 и 400
Трубы электросварные ТУ 14-3-1227—83 Сплав Н65М-ВИ d = 25, 38, 57, 76
Лист толстый ТУ 14-1-4719—89 ТУ 14-1-4673—89* /i=4—7, b = 1000, 1 = = 2000 h = 8—20, b = 1000, I = = 1700—500 h = 10—20, b = 700—1000, I = 3000—6000
То же, тонкий ТУ 14-1-2879—80 h== 1,5—3,9, b = 1000, Z = = 2000
Сорт ТУ 14-1-2674—79 d = 20—100
Лента ТУ 14-1-4202—87 h = 0,5—2,0, b = 340, 375, 400
Проволока у ТУ 14-1-3281—81 d = 1,0—3,0
Трубы электросварные * Сплав Н65М ИД ТУ 14-3-1478—87 d = 25—76
режущего инструмента используют твердые сплавы ВКЗ, ВКЗМ,
ВК6М, а для сверления — сплавы ВК10, ВК10М, ВК15, ВК15М
или быстрорежущую сталь (табл. 227).
3. СПЛАВ ХН58В (ЭП795)
Основное назначение. Сплав ХН58В предназначен для изготовления
сварного оборудования для службы в растворах азотной кислоты,
в том числе в присутствии ионов фтор а, например в плавиковоазот-
нокислых ’травильных растворах.
Химический состав, % (по массе): С С 0,03; Si С 0,15; Мп «$1,0;
Сг 39—41; Р < 0,015; S С 0,020; Fe =£ 0,5; W 0,5—1,5.
Структура. После оптимальной термической обработки, со-
стоящей из закалки с 1080 °C в воде, сплав ХН58В имеет структуру
у-твердого раствора и карбонитриды в объеме зерна.
При отпуске в интервале 600—900 °C из у-твердого раствора
выделяются карбиды Сг23С6 и a-фаза. Количество, тип и морфоло-
гия вторичных фаз определяются температурно-временными фак-
торами. При кратковременном нагреве (до 1 ч) при 600—700 °C
238
ТАБЛИЦА 228
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C
Полуфабрикат ТУ ав, МПа °0,2’ МПа 65, %
Лист толстый ТУ 14-1-2469—78 850 400 30
То же, тонкий ТУ 14-1-2470—78 750 350 30
Сорт Проволока ТУ 14-131-470—80 ТУ 14-П2715—79 Определяются 950—6501 — —
ТАБЛИЦА 229
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ СПЛАВА ХН58В И СТАЛИ 12Х18Н10Т
В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ
Состав среды 'исп° °с Скорость коррозии, мм/год сталей
ХН58В 12Х18Н10Т
16—18 %-ная HNO3 + 4 %-ная* HF 50—60 0,20 1,0
8,8 %-ная HNO3 + 0,01 %-ная HF 70 0,14 1,0
8,8 %-ная HNO3 + 0,02 %-ная HF 94 0,4 1,0
70 0,14 1,0
94 0,6 1,0
0,6 %-ная HNO3 + 0,4 %-ная HF 50 0,15 80
40—45 %-ная HNO3 + 0,2—0,9 %-ная HF + 0,2—0,1 %-ная НС1 105 0,2 4—13
40 %-ная Н3РО4 70 0,04 —
20—70 %-ная СН3СООН 70 0,01—0,04 —-
50—70 %-ная СН3СООН 70 0,14 1,0
94 0,6 1,0
Примечание Термическая обработка
закалка с 1070 °C в воде
* Травильный раствор
ТАБЛИЦА 230
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ °C ав’ МПа °0,2’ МПа б5> % Ч>, % KCU, Дж/м3 ^исп’ °C °в’ МПа а0,2’ МПа % я];, % кси, Дж/м2
800 350 320 50 50 180 1100 70 90 64 290
900 190 150 90 80 160 1200 45 — 90 66 250
1000 80 80 136 69 330 1250 35 32 95 80 230
Примечание Термическая обработка закалка с 1070—1100 °C в воде, лист
толщиной 3 мм, образцы продольные
239
ТАБЛИЦА 231
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ
И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
^исп’ °C °в’ МПа °0,2’ . МПа б5, % Ф, % ^исп’ °C °в’ МПа а0,2’ МПа б6, % ф, %
20 890 500 48 49 800 370 270 37 51
600 600 270 49 46 900 230 220 63 74
700 520 280 38 38
Примечание Термическая обработка закалка с 1070°C в воде, лист тол
щиной 3 мм, образцы продольные
ТА БЛИЦА 232
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (£), УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ (р),
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (X), КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО
РАСШИРЕНИЯ (а) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
4 СГ *исп’ и Е Ю4£МПа р 10~4, Ом м X 102, Вт/(м °C) Температурный интервал, °C а 10-6, 1/°С
20 22,4 1,18
100 21,6 1,18 0,126 20—100 10,40
200 20,9 1,20 0,137 20—200 10,85
300 20,2 1,22 0,150 20—300 10,95
' 400 19,6 1,24 0,162 20—400 11,55
500 19,0 1,26 0,176 20—500 11,90
600 18,2 1,28 0,216 20—600 12,30
700 17,3 1,28 0,245 20—700 12,85
800 — 1,28 0,257 20—800 12,90
900 — 1,28 0,259 20—900 13,00
Примечание Термическая обработка закалка с 1080 °C в воде
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 233
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Лист ТОЛСТЫЙ То же, тонкий Сорт Проволока ТУ 14-1-4363—87 ТУ 14-1-4362—87 ТУ 14-131-756—88 ТУ 14-1-2716—79 h = 4—8, Ь = 1000, 1 = 2000 h = 9—10, Ь = 1000, 1 = 1500— 1000 /1=1,5—4,0, & = 1000, 1 = = 2000 d = 20—100 d = 1,2—5,0
образуются пограничные выделения карбида Сг23С6, при более дли-
тельных выдержках (> 1 ч) при 700 °C и кратковременных (до 1 ч)
при 800—900 °C образуется a-фаза, После отпуска при 700 °C,
240
10 ча-фаза выделяется главным образом по границам зерен. В ив- '
тервале 800—900 °C а-фаза располагается равномерно в объеме
зерна.
Растворение a-фаза наблюдается при температуре порядка
900—950 °C, а карбида Сг23С6 — при 1050—1100 °C (табл 228).
Коррозионная. стойкость По техническим условиям
ТУ 14-1-4362—87, ТУ 14-1-4363—87 и ТУ 14-131-756—88 сплав
ХН58В не должен быть склонным к межкристаллитной коррозии
после провоцирующего нагрева при 700 °C продолжительностью
30 мин и охлаждения на воздухе; испытания проводят по методу
ДУ ГОСТ 6032—84 (табл. 229).
Сплав ХН58В используют для изготовления сварных ванн, пред-
назначенных для травления стали (главным образом коррозионно-
стойкой) и металлоизделий в азотноплавиковом растворе (табл.
230—232)
Сварка. Сплав ХН58В сваривается способом ручной электроду-
говой и аргонодуговой сварки (последний способ предпочтитель-
ней)
Дуговую сварку выполняют электродами ФХ-13 и ФХ-26; при
аргонодуговой сварке в качестве присадочного материала приме-
няют сплав основного состава, т. е. ХН58В в виде проволоки
Сварку выполняют на режимах с малой погонной энергией
(0,6—1,5 кДж/мкм)
Сварные соединения сплава не склонны к холодным и горячим
трещинам, стойки против межкристаллитной коррозии в азотно-
фторидных растворах, сварные соединения по коррозионной стой-
кости на уровне основного металла.
Технологические параметры. Температурный интервал горячей
пластической деформации 1200—950 °C; термическая обработка
сплава: закалка с 1070—1100 °C в воде; время выдержки опреде-
ляют из расчета 3—5 мин на 1 мкм максимального сечения, но не
менее 10 мин (табл. 233). t
4. СПЛАВ ХН65МВ (ЭП567) И ХН65МВУ (ЭП760)
Основное назначение. Оба сплава применяют в химическом машино-
строении для изготовления сварного емкостного оборудования
и трубопроводов, реакторов, колонных аппаратов, работающих
при повышенных температурах в солянокислых и сернокислых
средах, в концентрированной уксусной кислоте, в сухом хлоре,
в среде хлоридов железа и меди, бензойной кислоты, ацетилцеллю-
лозы, этилбензола и стирола, эпоксидных смол, минеральных удоб-
рений, меламина, сложных органических соединений.
Сплавы предназначены для изготовления сосудов и аппаратов при
температуре стенки (— 70) — (500) °C и давлении среды до 5,0 МПа.
Химический состав, % (по массе): С < 0,03 (0,02); Si < 0,15
(0,10); Мп =С 1,0; Сг 14,5—16,5; Мо 15,0—17,0; Fe < 1,0 (0,5);
241 .
W 3,0—4,5; S < 0,012; P C 0,015 (в скобках указаны данные по
сплаву ХН65МВУ), в остальных случаях химический состав обоих
сплавов совпадает.
Структура. Оба сплава в принципе имеют склонность к одним
и тем же структурным превращениям. Вместе с тем за счет более
низкого содержания в сплаве ХН65МВУ углерода, кремния и же-
леза он имеет большую стабильность у-твердого раствора, что со-
ответственно приводит к большей стойкости против межкристаллит-
ной коррозии за счет увеличения параметров т“1п и rKh.
После закалки с 1070 + 10 °C с охлаждением в воде сплавы
имеют структуру у-твердого раствора на основе никеля с ГЦК-ре-
шеткой с присутствием отдельйых выделений первичных карбидов
типа Л4евС. При нагреве закаленных сплавов в интервале 600—
1000 °C в зависимости от конкретного температурно-временного
режима отпуска возможно выделение двух избыточных .фаз: куби-
ческого ц-карбида, соответствующего формуле (Ni, Cr)3 (Мо, W,
Сг, Si)3 С и гексагональной ц-фазы с формулой (Ni, Cr)7 (Мо, W,
Сг, Si)6C. При температурах 600—900 °C обе избыточные фазы вы-
деляются в виде взаимосвязанных пограничных выделений, созда-
вая при этом потенциальную предрасположенность к межкристал-
литной коррозии. Кинетические выделения карбидной фазы по вре-
мени опережают образование ц-фазы (табл. 234).
Коррозионная стойкость. По ТУ 14-1-2475—78, ТУ
14-1-3239—81, ТУ 14-1-1215—75, ТУ 14-1-3587—83, ТУ
14-1-2230—77, ТУ 14-3-1227—83 сплавы ХН65МВ и ХН65МВУ
не должны быть склонны к межкристаллитной коррозии после про-
воцирующего отпуска при 800 °C, 30 мин; испытания проводят
в кипящем 30 %-ном растворе H2SO4 с 40 г/л сернокислого железа
в течение 48 ч (табл. 235).
В состоянии закалки сплавы ХН65МВ и ХН65МВУ стойки
против питтинговой коррозии в 10 %-ном FeClg в против корро-
зионностойкого растрескивания в 42 %-ном кипящем MgCl2.
Сплавы стойки в различных средах: в растворах солей неорга-
нических кислот (хлористый алюминий, хлористый аммоний, серно-
кислое железо, хлорное железо, хлористый кальций и т. д.). В вод-
ных растворах-хлоридов меди (до 20 '%) и железа (до 35 %) сплавы
ТАБЛИЦА 234
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВ XH65MB
Термическая обработка Общее количество фазы, % Фазовый состав
1070 °C, вода 0,8 Ме„С
1070 °Q, вода; 800 °C, 1 ч, воздух 1,1 Mefi
1070 °C, вода, 800 °C, 100 ч, воздух 2,0 р.-фаза, Л!е6С
1070 °C, вода; 900 °C, 1 ч, воздух 1,0 МрьС, р.-фаза
242
ТАБЛИЦА 235
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ) ПРИ 20 °C
Полуфабрикат ТУ %’ МПа СТ0,2’ МПа 6S. % •ф, %
Сплав ХН65МВ
Лист ТОНКИЙ ТУ 14-1-1485—75 830 390 40
То же, толстый ТУ 14-1-2475—78 870 42 40 -
Сорт ТУ 14-1-3239—81 784 343 35 40
Трубы электросварные ТУ 14-3-1227—83 830 340 35 —
Проволока ТУ 14-1-683—72 830
Лента ТУ 14-1-1215—75 850 40 35
Сплав ХН65МВУ
Лист толстый ТУ 14-1-3587—83 830 440 35 —
Лента ТУ 14-1-2230—77 850 35 40 —
Заготовка трубная ТУ 14-1-2133—77 780 375 40 —
Трубы электросварные ТУ 14-3-1227—83 830 340 35 —
Проволока сварочная ТУ 14-1-4787—89 — — — —
стойки до 70—95 °C, пкор = 0,05 мм/год; в окислительных средах
кислот: хромовой (в 10—13 %-ном растворе при 95 °C, икор =
= 0,3—0,6 мм/год), хлорсульфоновой (при 20 и 200 °C, пкор =
= 0,1 мм/год), хлорной и хлорноватой (всех концентраций при
20 °C, пкор = 0,1 мм/год); во влажном и сухом хлоре, хлористом
водороде до 540 °C, сухом фтористоводородном газе до 650 °C; в сер-
ной кислоте концентрацией от 1 до 93 % вплоть до 70 °C (пкор^
0,1 мм/год), при температурах кипения только в разбавленных
растворах (<: 30 %-ная H2SO4). Присутствие в серной кислоте
HNO3, H2CrO4, Fes+, Cu2+, Н2О2, С1_ значительно повышает
стойкость сплавов; в соляной кислоте всех концентраций при ком-
натной температуре (пкор = 0,06 мм/год), а при 70 °C только
в очень разбавленных растворах (до 2 %); сплавы стойки в раство
рах, содержащих окисляющие хлориды; в азотной кислоте. При
концентрации HNOS вплоть до 50 % при температуре 65 °C пкор
составляет менее 0,5 мм/год; в фосфорной кислоте до 50 %-ной кон-
центрации при температуре кипения; сплавы хорошо сопротив-
ляются коррозии в смеси фосфорной кислоты с такими компонен-
тами, как плавиковая кислота или окислительные соли; во фтори-
стоводородной кислоте при 20 °C до 80 %-ной концентрации и в 10-
и 30 % -нои кислоте соответственно при 95 и 75 °C; в органических кис-
лотах (уксусной, муравьиной, масляной), уксусной кислоте в присут-
ствии перекисных соединений и хлор-иона; в продуктах сгорания
диоксида углерода и гидрокарбоната при 1000 °C, гидросульфате
водорода и во влажном диоксиде серы при 800 °C (табл. 236, 237).
Твердость в зависимости от степени холодной пластической де-
формации (предварительная термическая обработка: закалка с
1080 °C в воде) имеет следующие значения:
243
ТАБЛИЦА 236
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп- °С ав> МПа а0>2, МПа б5т % Ф, % кси, Дж/м3 п, об мкр, Н и
800 400 260 77
900 300 140 80 60 170 — —
1000 150 — 90 58 180 17 400
1100 100 60 78 50 250 19 250
1200 60 — 90 62 350 23 360
Примечание Термическая обработка закалка с 1070 °C в воде, лист толщи-
ной 3—5 мм, образцы продольные
ТАБЛИЦА 237
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
*исп’ °с ав, МПа СТ0,2’ МПа 6S, % ф, % KCU, Дж/м-
—60 150
—40 — — — — 170
—20 — — — — 170
0 — — — — 170
20 990 570 46—49 48-50 160
100" . 950 480 45 48 160
200 850—930 470—490 45—48 44—48 160
300 910—920 450—460 43—46 42—45 160
400 800—870 430—480 40—42 33—36 170
500 800—850 430—480 35—36 33—35 180
600 800 480 37 33 190
Примечание Термическая обработка закалка с 1070°C в воде, лист тол
щиной 5—10 мм, образцы продольные
Степень обжатия, % 0 10 20 30 40 51
Твердость HRB 93 93 31 35 35 41
Физические свойства Плотность 8,9-103 кг/м3, теплопроводность
0,126-10 Вт/(м-°С) при 20 °C; удельное электросопротивление
1,7-10-в 1/°С при 20 °C. Удельная теплоемкость 0,386Х
X 103Дж/(кг-°C) при 20 °C. Модуль сдвига 20-104 МПа при 20 °C.
Значения коэффициента линейного расширения а в зависимости
от температуры (термическая обработка: закалка с 1070 °C в воде)
следующие:
t, °C . 20—100
а ... 11,75
Продолжение
t, °C .... 20—400
а ......... 14,50
20—200 20—300
13,25 14,05
20—500 20—600
15,10 15,20
244
Продолжение
t, °C . 20—700
а . . 16,0
20—800 20—900
16,75 17,20
Сварка. Сплавы ХН65МВ и ХН65МВУ сваривают ручной арго-
нодуговой и электродуговой сварками. Для аргонодуговой сварки
обоих сплавов в качестве присадочного материала используют
проволоку ХН65МВ. Для электродуговой сварки применяют элек-
трод ОЗЛ-21 Сварку рекомендуется проводить с минимальной
энергией, с перерывами между наложением очередных валиков
или промежуточным охлаждением, обеспечивать хорошую защиту
сварочной ванны и обратной стороны шва. Применение этих сва-
рочных материалов обеспечивает при 20 °C высокие механические
свойства металла шва при аргонодуговой сварке: ов = 750 МПа;
°о,2 = 350 МПа; 65 = 25 %; KCU = 80 Дж/мм2. Минимальные
значения механических свойств сварного соединения при аргоно-
дуговой сварке: ов > 0,9 сгв основного металла по соответствую-
щей нормативно-технической документации; угол статического
изгиба > 100 ХД при электродуговой сварке ов >0,8 ов основного
металла. Временное сопротивление сварного соединения сплава
ХН65МВ (листовой прокат толщиной 10 мм) при температуре ис-
пытаний 20, 200, 400 и 500 °C составляет 830, 810, 790 и 770 МПа
соответственно
Сварные соединения сплавов ХН65МВ (до 10 мм) и ХН65МВУ
(до 20 мм) не склонны к образованию горячих и холодных трещин,
стойки против межкристаллитной коррозии. Скорость коррозии
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ
ТАБЛИЦА 238
Полуфабрикат ТУ Размеры, мм
Лист толстый Сплав XH65MBi ТУ 14-1-2475—78 / h = 4—8; Ь = 1000, 1 = 2000
То же, тонкий ТУ 14-1-1485—75 h = 9—10; &= 1000,/= 1500
Сорт ТУ 14-1-3239—81 d = 20—25
Трубы электросварные ТУ 14-3-1227—83 d = 25, 57, 76
Проволока Лента ТУ 14-1-683—72 ТУ 14-1-1215—75 h = 1,5 и 2,0, b = 365 и 4000
Лист толстый Сплав ХН65МВУ ТУ 14-1-3587—83 h = 4—8, b = 1000,/ = 2000
Лента ТУ 14-1-2230—77 h = 10—20; b = 1000, / = = 1500—60Q; h = 0,4—20; b = 365 и 400
Заготовка трубная ТУ 14-1-2133—77 d= 180, 185, 190
Трубы электросварные ТУ 14-3-1227—83 d = 25, 38, 57, 76
То же, бесшовные ТУ 14-3-1320—85 d = 25—76,
Проволока сварочная ТУ 14-1-4787—89 d= 4
245
основного металла и его сварных соединений в контрольном кипя-
щем растворе 30 %-ной H2SO4 + 40 г/л Fe2SO4 составляет
1,0 мм/год. Сварные соединения не требуют термической обработки.
Технологические параметры Сплавы подвергаются горячей и хо-
лодной деформации практически всеми известными методами фор-
моизменения. Температурный интервал горячей пластической де-
формации 1220—950 °C; при проведении горячей пластической де-
формации необходима выдержка при нагреве слитков или полуфаб-
рикатов.
Термическая обработка металлопродукции или металлоизделий
из сплавов ХН65МВ и ХН65МВУ состоит в нагреве при 1070 +
+ 20 °C с выдержкой 3—5 мин/мм и охлаждении в воде или уско-
ренно на воздухе.
При обработке резанием вследствие довольно высокой склонно-
сти, сплавов к наклону, процесс необходимо проводить на понижен-
ных скоростях резания, а также применять инструмент, оснащен-
ный либо твердосплавными пластинками, либо из быстрорежущей
стали (табл. 238).
Глава IX КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ БИМЕТАЛЛЫ
........: И МНОГОСЛОЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
К биметаллам относят двухслойные или многослойные металлурги-
ческие полуфабрикаты, состоящие из двух различных металлов
или сплавов, прочно соединенных между собой по всей поверхности
сопр икосновения.
В современной технике биметаллы выполняют роль термоби-
металлов, коррозионностойких, антифрикционных, износостойких,
самозатачивающихся, проводниковых и других элементов машин
и металлоконструкций.
Коррозионностойкие биметаллы достаточно широко приме-
няются взамен монометаллического проката из высоколегирован-
ных коррозионностойких сталей и сплавов в целях экономии де-
фицитных и дорогих легирующих элементов.
1. ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ БИМЕТАЛЛОВ
От монометаллических металлургических полуфабрикатов биме-
таллы отличаются наличием особого слоя, разделяющего разно-
родные материалы Структура и свойства этого слоя во многом
определяют успешную эксплуатацию биметаллов, которые в свою
очередь зависят от многих факторов — химического состава со-
ставляющих, их физической совместимости, качества соединяемых
поверхностей, технологии получения на металлургическом заводе
и технологии машиностроительного передела.
246
Коррозионностойкими биметаллами на основе черных металлов
являются биметаллы с плакирующим слоем из хромистых, аусте-
нитных, хромоникелевых типа 18-10, 17-13-3, высоколегированных
типа 03Х21Н21М4ГБ и 06Х23Н28МЗД, никелевых сплавов
В качестве основного слоя используют углеродистые стали:
Ст 3, сталь 10 и 20К, низколегированные 16ГС, теплоустойчивые
12ХМ, 10Х2М1 и 12Х1МФ
Наиболее распространенным способом получения коррозионно-
стойких биметаллов является обработка давлением, в частности
прокатка, которая состоит в совместной деформации листов соеди-
няемых металлов, собранных в пакет. Этим способом в настоящее
время изготавливают примерно 80 % всего объема коррозионно-
стойких биметаллов
Рис 85 Схема четырехслой
иого симметричного пакета,
используемого для получения
коррозиониостойких листов
/ — плакирующий слой, 2 —
основной слой, 3— сварной шов,
4 — разделительный слой
Симметричный четырехслойный пакет под прокатку кррррзион-
ностойкого биметаллического листа состоит из следующих частей:
двух пластин из коррозионностойкой стали, двух пластин основного
слоя, которые накладываются по обеим сторонам коррозионно-
стойких пластин (рис 85) Сборку пластин обваривают по периметру
с целью получения герметичного пространства В центре пакета,
т е между двумя коррозионностойкими пластинами, имеется раз-
делительный слой, в качестве которого используют оксиды AlaOs,
МпО2, Ca2Os, SiO2 и др , а также их смеси, смешанные со связкой,
например жидким стеклом В виде пасты их наносят на разделяемые
поверхности. Разделительный слой необходим, чтобы после про-
катки пакета его можно было без труда разъединить на два биме-
таллических чиста, каждый из которых имеет плакирующий слой
из коррозионностойкой стали
Между будущими основным и плакирующим слоями наносят
соединительный слой, который применительно к биметаллам с кор-
розионностойкой сталью состоит из никелевой прослойки, нано-
симой электролитическим способом или металлизацией Роль сое-
динительного слоя заключается в обеспечении хорошего схваты-
вания между слоями металла, а также в затруднении диффузион-
ных потоков между основным и плакирующим слоями Примени-
тельно к паре из коррозионностойкой аустенитной и углеродистой
или низколегированной стали особую опасность представляет на-
углероживание плакирующего слоя во время нагрева под прокатку
и самой прокатки, поскольку содержание углерода в нем всегда
на порядок ниже, чем в основном.
247
7///////Z7’W7
Рис 86 Схема сварки взрывом с па
ралл-ельным расположением пластин
1 — основной слой, 2 — плакирующий
слой 3 — В В 4 — детонатор
Науглероживание коррозионностойкой стали может вызвать
склонность к межкристаллитной коррозии и охрупчивание, а Обе-
зуглероживание основы — снижение прочности
В последнее время все большее распространение получает спо-
соб изготовления биметаллов с помощью сварки взрывом В этом
случае изготовление двухслойной заготовки под прокатку осущест-
вляется за счет соединения двух пластин с помощью энергии взрыв-
ной волны, этот процесс весьма кратковременный и составляет
около Ю-6 с
Технология изготовления коррозионностойких биметаллов с при-
менением сварки взрывом позволяет получить лист больших габа-
ритов и толщин по сравнению с
пакетной прокаткой
Трехслойный коррозионностой-
кий лист, широко используемый
для изготовления сельскохозяй-
ственной техники, работающей в
контакте с минеральными удобре-
ниями, почти полностью получают
с помощью сварки взрывом
Схема сварки взрывом приведена
на рис 86, полученный таким обра-
зом пакет поступает на горячую
прокатку, в процессе которой по-
лучают лист требуемой толщины
Биметаллические двухслойные
коррозионностойкие листы постав-
ляются в термообработанном сос-
тоянии Режимы термической об-
работки выбирают с учетом технологических параметров обоих
слоев
Качество коррозионностойких биметаллов оценивают на основе
определения служебных свойств плакирующего и основного слоев,
а также, что весьма важно, установлением качества соединитель-
ного слоя
В случае коррозионностойких биметаллов к плакирующему слою
обычно предъявляют требования по коррозионной стойкости про-
тив определенных видов коррозии, а к основному слою — по проч-
ности, пластичности и вязкости
Определение служебных характеристик обоих слоев биметалла
в большинстве случаев базируется на методах испытаний, приме-
няемых для монометаллических полуфабрикатов
ГОСТ 10885—85 нормирует испытания на межкристаллитную
коррозию, механические свойства, макро- и микроструктуру На
практике коррозионностойкие биметаллы кроме стандартных испы-
таний по ГОСТ 10885—85 подвергают испытаниям на стойкость про-
тив коррозионного растрескивания, питтинга, выносливость и т д. ~
248
Специфическим видом испытания, присущим только биметаллам,
является определение прочности и сплошности соединения слоев'
Прочность соединения слоев двухслойных листов согласно
ГОСТ 10885—85 проверяют испытанием на срез с определением
сопротивления срезу по плоскости соприкосновения основного
и плакирующего слоя
Сплошность сцепления проверяют с помощью ультразвукового
контроля по ГОСТ 22727—77 Норма сплошности оговорена в
ГОСТ 10885—85 с подразделением биметаллических листов (в за-
висимости от допустимой площади нарушений сплошности) на’ че-
тыре класса (табл 239)
Различие в свойствах основного и плакирующего слоя и при-
сутствие соединительного слоя, отличающегося, в свою очередь,
по свойствам от первых двух, вносит свои особенности при перера-
ботке биметаллов в машиностроении.
При операциях, связанных с холодной и горячей пластической
деформацией, необходимо строить технологию с учетом сравнения
свойств всех трех составляющих биметалла, в том числе абсолют-
ных значений прочности и пластичности, модуля сдвига, коэффи-
циента линейного расширения и т д
На основании имеющихся сведений аналитически или опытным
путем подбирают такие параметры, как минимальный радиус
гибки, максимально допустимые степени вытяжки, температурные
интервалы горячей пластической деформации и т д
При создании технологии обработки давлением и термической
обработки при изготовлении металлоизделий из биметаллов следует
принимать во внимание различную исходную анизотропию свойств
основного и плакирующего слоя, а также возможность возникно-
вения в изделии дополнительных внутренних напряжений, обус-
ловленных различными физическими свойствами материала обоих
слоев Рядом особенностей обладает также технология сварки и
резки биметаллов
ТАБЛИЦА 239
ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СПЛОШНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ СЛОЕВ
Класс листов Условная площадь нарушений сплошно сти, см2 s % Класс листов Условная площадь нарушений сплошно- сти , см2 S, %
минималь но учиты ваемых макси мально до пустимых минималь ио учиты ваемых макси- мально до- пустимых
1 20 50 0,5 3 20 500 3,0
2 20 100 2,0 4 100 1000 5,0
Примечание S — относительная площадь всех учитываемых нарушений сплош
ности металла по отношению к площади листа (не более).
249
1
Принципиальной разницей в технологии проведения сварочных
работ является раздельная сварка плакирующего и основного i
слоев, недопустимость сколько-нибудь значительного взаимного
перемешивания металла слоев.
Коррозионностойкие двухслойные листы из проката черных '
металлов подвергаются электродуговой ручной и автоматической
сварке Применяют комбинированный способ сварки — автомати-
ческую для основного слоя и ручную для плакирующего. Сварка
двухслойных листов требует тщательной разделки кромок, стро- v
того соблюдения рабочих режимов по току, скорости, правильной
последовательности положения слоев и т. д.
Сварка биметаллов с плакирующим слоем из коррозионностой-
ких сталей в настоящее время достаточно хорошо освоена и позво-
ляет получать коррозионную стойкость и прочность на уровне
соответственно плакирующего и основного слоя.
При осуществлении резки биметаллических листов плавлением
(газовой, газофлюсовой, плазменной) необходимо принимать меры,
исключающие повреждение плакирующего слоя, смешивание его
с металлом основного слоя и загрязнение инородными частицами.
При механической резке, рубке, пробивке отверстий указанные
операции проводят на листе со стороны плакирующего слоя с тем,
чтобы исключить возможность его отслоения, повреждения и засо-
рения.
/
2. ПРОКАТ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
Основное назначение Наибольшее распространение в промышлен-
ности получили биметаллические листы с плакирующим слоем из
коррозионностойких сталей 08Х18Н10Т и 08X13. Биметалличе-
ский лист из стали 08Х18Н10Т используют в, химическом машино-
строении для изготовления аппаратов, работающих в растворах
азотно-, сернокислых и хлористых солей, сухом хлоре, сернистом
и углекислом газах. Этот вид биметалла, а также биметалл со
сталью 08X13 применяют для изготовления кристаллизаторов,
вакуум-аппаратов, конденсаторов, реакторов, теплообменников,
варочных котлов, реакционных колонн, аппаратуры для обезжи-
ривания и т. д
В нефтяном машиностроении эти биметаллы применяют для из-
готовления смесителей, реакторов отгонки сырой нефти, бензина,
реакторов для рафинирования, теплообменников и др
Биметаллы с плакирующим слоем из высоколегированных ста-
лей 10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T, 06Х23Н28МДТ используют Г
для изготовления аппаратуры, работающей в горячих растворах
серной, сернистой, фосфорной, щавелевой и муравьиной кислот.
Из двухслойных листов с Плакирующим слоем из сталей типа 18-10
и 17-13-2 изготавливают железнодорожные цистерны для перевозки
агрессивных жидкостей.
250
MT' "ГрМ
Двухслойные листы с плакирующим слоем из высокохромистых
ферритных сталей 08Х17Т и 15Х25Т используют при изготовлении
оборудования, работающего под давлением и при повышенных тем-
пературах В данном случае реализация высокой коррозионной
стойкости обеих сталей стала возможной благодаря созданию би-
металда с пластичным и вязким основным слоем, так как низкая
собственная пластичность и вязкость хромистых ферритных сталей
не позволяет их применять в виде монометаллического листа с ис-
пользованием сварки.
Марки стали основного слоя
ТАБЛИЦА 240
ВОЗМОЖНЫЕ СОЧЕТАНИЯ ПЛАКИРУЮЩЕГО СЛОЯ И ОСНОВЫ
Марки стали плакиру- ющего слоя ВСтЗсп & о см 09Г2 16ГС 09Г2С хнсд 10ХГНС1Д 12МХ 12ХМ 10Х2М1
08X13 + + + + + + +
08Х18Н10Т + + — + + + —. + + +
12Х18Н10Т + + + + + + + + + —
10Х17Н13М2Т + + — + + — — — —
10X17H13M3T + + + + — — •— —
08Х17Н15МЗТ + + — + — — — — —
06ХН28МДТ + + — + — — — — — —
СОРТАМЕНТ ММ
ТАБЛИЦА 241
Общая толщина листа Толщина корро знойного слоя Ширина Длина
Листы, с плакирующим слоем из стали марок 08X13,
08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10X17H13M3T, 10Х17Н13М2Т
4—5 1,0—1,5 1200—1600 4000—6000
6—7 1,5—2,0 1200—1600 4000—6000
8—14 2,0—3,0 1200—1700 4000—7100
16—20 2,5—3,5 1300—1700 4000—7000
22—26 3,0—4,0 1300—2800 3000—8600
28—30 3,5—5,0 1500—2800 3200—8600
32—60 4,0—6,0 1500—2800 3000—8100
Листы с плакирующим слоем из стали
марок 08Х17Н15МЗТ, 06ХН28МДТ
8—14 2,0—3,0 1300—1700 4000—6500
16—20 2,5—3,5 1300—1700 4000—6000
"22—26 3,0—4,0 1500—2800 3700—8400
28—30 3,5—5,0 1500—2800 3300—8200
32—40 4,0—6,0 1500—2800 3100—7200
251
ТАБЛИЦА 242
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВУХСЛОЙНЫХ ЛИСТОВ
С КОРРОЗИОННОСТОЙКИМ ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ
Марка стали основного слоя Толщина листа, мм Ов, МПа Стт> МПа (не менее) (не менее) Ударная вязкость при температурах (не менее), Дж/м2
20 °C —40 °C —70 °C
10 8—24 333 32 80—70
4—20 372—480 245 26 80—70 — —
ВСт. Зсп 21—40 372—480 235 25 50 — —
40 372—380 225 23 — — —
20К 8—20 402—509 245 25 60 — —
21—40 402—509 235 24 55 — —
41—60 402—509 225 23 50 — —
09Г2 8—9 440 304 21 — 35 —
10—20 440 304 21 30 30 —
21—32 440 294 21 — 40 —
16ГС 8—9 490 323 21 60 40 30
10—20 480 314 21 60 30 25
21—32 470 294 21 60 30 25
33—60 460 284 21 60 30 25
09Г2С 8—9 490 343 21 65 40 35
10—20 470 323 21 60 35 30
21—32 460 304 21 60 35 30
33—60 450 284 21 60 35 30
12МХ . 12—40 422 220 24 60 — —
12ХМ 30—60 440 235 19 80 — —
10ХСНД 8—9 530 392 19 — 50 35
10—15 530 392 19 — 40 30
16—32 530 392 19 — 50 30
33—40 510 392 19 — 50 30
10ХГСН1Д 8—10 550 440 16 — 50 —
10Х2М1 30—60 /440 235 19 80 — —
Примечание Допускается снижение норм по пределу текучести на 10 МПа
Сталь листовая горячекатаная двухслойная
коррозионностойкая (ГОСТ 10885—85)
Сталь двухслойная коррозионностойкая выпускается с плакирую-
щим слоем из стали марок 08X13, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т,
10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T, 08Х17Н15МЗТ и 06ХН28МДТ с ос-
новным слоем из стали марок ВСт. Зсп, 10, 20К, 09Г2, 16ГС, 09Г2С,
10ХСНД и др. (табл. 240—242).
Коррозионностойкий слой из перечисленных марок сталей двух-
слойного листа не должен быть склонен к межкристаллитной кор-
розии при испытании по ГОСТ 6032—84.
Прочность соединения слоев на срез должна быть не менее
147 МПа; при испытании на изгиб листы должны выдерживать угол
загиба 180°.
252
Сталь листовая двухслойная,
полученная сваркой взрывом (ТУ 14-1-2667—82)
Сталь листовую двухслойную изготавливают непосредственным
плакированием сваркой взрывом с плакирующим слоем из сталей
марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т и основным слоем из стали марок
ВСт. Зсп, 16ГС, 09Г2С. (табл. 243).
ТАБЛИЦА 243
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ (мм) ЛИСТОВ С ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ
ИЗ СТАЛЕЙ МАРОК 08Х18Н10Т И 12Х18Н10Т И ОСНОВНЫМ СЛОЕМ ИЗ СТАЛИ
МАРОК ВТт Зсп, 16ГС И 09Г2С /
Общая толщина листа Толщина коррозион- иостойкого слоя Ширина Длина
20—100 5 1000 3000—4600
28—100 6 1000—1300 3000—4600
60—100 7—8 1000—1300 3000—4600
ТАБЛИЦА 244
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ мм
Общая толщина листа Толщина коррозион- ностойкого слоя Ширина Длина
65—75 4,4—7,5 1500—2800 3000—6800
80—90 6,0—8,5 1500—2600 3000—5500
95—120 7,0—10,0 1500—2400 2700—4900
ТАБЛИЦА 245
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (НЕ МЕНЕЕ)
Марка стали основного слоя Толщина листа, мм ®в, МПа ат, МПа б, % Ударная вязкость, Дж/м2, при температурах
20 °C —40 °C -70 °C
09Г2С 65—80 440 275 21 60 35 30
80 430 265 21 60 35 30
16ГС 65—110 450 275 21 60 30 25
ТАБЛИЦА 246
ВЫПУСКАЕМЫЙ СОРТАМЕНТ, мм
Толщина Толщина плакирующего слоя на сторону (не менее) ГабаритьГлиста
2,0 0,16 1100 X (20004-4000)
2,5 0,20 1100 X (20004-4000)
3,0 0,24 1100 X (2000 — 6000)
3,5 0,28 1100 X (20004-6000)
4,0 0,32 1100 X (20004-6000)
253
Сопротивлением отрыву слоев в двухслойных листах с плаки-
рующим слоем из стали 08Х18Н10Т должно быть не менее 157 МПа;
при испытании на холодный изгиб на оправке диаметром, равным
двум толщинам, листы должны выдерживать угол загиба 180° пла-
кирующим слоем внутрь и 150° плакирующим слоем наружу.
Плакирующий слой из сталей марок О8Х18Н1ОТ и 12Х18Н10Т
не должен быть склонным к межкристаллитной коррозии по
ГОСТ- 6032—84.
Сталь листовая горячекатаная двухслойная
коррозионностойкая толщиной 65—120, мм (ТУ 14-1-2726—79)
Двухслойные листы изготавливают из стали марок 08X13,
08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10X17H13M3T и основ-
ным слоем из стали марок 20К, 16ГС, 09Г2С.
Коррозионностойкий слой двухслойного листа не должен быть
склонен к межкристаллитной коррозии (табл. 244, 245).
Прочность соединения слоев на срез — не менее 147 МПа.
Сталь листовая трехслойная
коррозионностойкая (ТУ 14-1-3048—81)
Трехслойные листы изготавливают в следующих композициях:
08Х18Н10Т + 10 (08) + 08Х18Н10Т и 12Х18Н10Т + 10 (08) +
+ 12Х18Н10Т (табл. 246).
Плакирующий слой трехслойных листов не должен быть скло-
нен к межкристаллитной коррозии при испытании по
ГОСТ 6032—84 (метод Б).
Прокат коррозионностойкой листовой трехслойной стали в ос-
новном используют для изготовления деталей машин для подго-
товки и внесения в почву минеральных удобрений и химической
защиты растений.
-- СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Акользин П. А. Коррозия и защита металлов теплоэнергетического"
оборудования.— М : Энергоиздат, 1983.— 302 с.
Арчаков Ю. И. Водородная коррозия стали.— М.: Металлургия, 1985.—
192 с.
Бирке Н., Майер Дж. Введение в высокотемпературное окисление ме-
таллов/Пер. с англ, подред. Ульянина Е. А.—М : Металлургия, 1987. —183 с.
Богоявленский В. Л. Коррозия сталей на АЭС с водным теплоносите-
лем.— М.: Энергоатомиздат, 1984.— 167 с.
Гутман Э М. Механохимия металлов и защита от коррозии. М.: Ме-
таллургия, 1984.— 270 с.
Конструкционные материале АЭС//О. Ф. Баландин, И. В. Горынин,
Ю. И. Звездин, В. Г. Марков — М.: Энергоиздат, 1984.— 280 с.
Колотыркин Д. М. Металл и коррозия: Брошюра из серии «Защита
металлов от коррозии».— М.: Металлургия, 1985.— 88 с.
Колотыркин Д. М., Попов Ю. А., Алексеев Ю. В. Основы теории разви-
тия питтингов. Коррозия и защита от коррозии//Итоги науки и техники.—
М.: ВИНИТИ, 1982, т. 9, с. 88—136.
Колотыркин Д. М., Фрейман Л. И Коррозия и защита металлов//Итоги
науки.— М.: ВИНИТИ, 1978, т. 6, с. 5—52.
Коррозионностойкий биметалл для сельхозмашиностроения/Ю. А. Ко-
нон, В. Н. Федоров, Л. Б. Первухин, А. А. Быков.— М.: Машиностроение,
1984.— 112 с.
Коррозионностойкие стали и сплавы для оборудования и трубопроводов
АЭС/Азбукин В. Г., Баландин Ю. Ф., Павлов В. Н., Мелехов Р. К-, Пота-
пов В. В.— Киев: Наукова думка, 1983.— 144 с.
Кеше Г. Коррозия металлов. Пер. с немецкого под ред. Я. М. Колотыр-
кина и В. В. Лосева.— М.: Металлургия, 1984.— 400 с.
Кузуб В. В. Анодная защита металлов от коррозии. — М..: Химия,
1983,— 184 с.
Княжева В. М., Ульянин Е. А., Днов Л. А. Коррозионная стойкость
и электрохимическйе свойства аморфных сплавов. Коррозия и защита от
коррозии//Итоги науки и техники: М.: ВИНИТИ, 1982, т. 9. 225—251 с.
Масленков С. Б. Жаропрочные стали и сплавы. М : Металлургия, 1983. 192 с.
Морская коррозия, справочник/Пер. с англ, под ред. И. А. Степанова —
М.: Металлургия, 1983.— 512 с. - '
Сокол И. Д. Термическая обработка качественных сталей на металлур-
гических заводах. М.: Металлургия, 1986.— 160 с.
Розенфельд М. Л. Коррозия и защита металлов (локальные коррозион-
ные процессы). М.: Металлургия, 1970.— 448 с.
Структура и коррозия металлов и сплавов/Я. Д. Сокол, Е. А. Ульянин,
Э. Г. Фельдгандлер.— М.: Металлургия, 1989.— 316 с.
Томашов Н. Д , Чернова Г. П. Теория коррозии и коррозионностойкие
конструкционные сплавы.—• М : Металлургия, 1986.— 362 с.
Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов
и чистых металлов.— М.: Металлургия, 1982.— 352 с.
Ульянин Е. А., Свистунова Т. В., Левин Ф. Л. Коррозионностойкие
сплавы на основе железа и никеля.— М.: Металлургия, 1986.— 262 с.
Ульянин Е. А., Сорокина И. А. Стали и сплавы для криогенной тех-
ники — М.: Металлургия, 1984.— 206 с.
Ульянин Е. А., Свистунова Т. В., Левин Ф. Л. Высоколегированные
коррозионностойкие сплавы. Коррозия и защита металлов/Под ред. Я- М. Ко-
лотыркина — М.: ВИНИТИ, 1987,— 88 с.
Фокин М. Н., Жигалова К- А. Методы коррозионных испытаний. Кор-
розия и защита металлов/Под ред. Я. М. Колотыркина.— М.: Металлургия,
1986,— 79 с.
Фрейман Л. И. Коррозия и защита от коррозии//Итоги науки.— М.:
ВИНИТИ, 1985, т. И, с. 3—71.
255
СПРАВОЧНОЕ ИЗДАНИЕ
УЛЬЯНИН Евгений Александрович
КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
Редактор издательства Э М Щербинина
Художественный редактор А А Якубенко
Технический редактор Э А Кулакова
Корректор Г Ф. Лобанова
ИБ № 3285
Сдано н набор 02 08 90 Подписано в печать 07 12 90 Формат бумаги 60X90716 Бумага
типографская 2 Гарнитура литературная Печать высокая Усл печ л 16 0 Усл
кр отт 16 0 Уч изд л 17 34 Тираж 6г>60 экз Заказ 1127 Цена 2 р 50 к
Изд № 1564
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Металлургия»
119857, ГСП, Москва Г-34, 2 й Обыденский пер , д 14
Ленинградская типография № 4 Государственного комитета СССР по печати 191126
Ленинград, Социалистическая ул 14