Хромистые коррозионностойкие стали
Хром — основной легирующий элемент, делающий сталь коррозионностойкой в окислительных средах. Коррозионная стойкость хромистых нержавеющих сталей объясняется образованием на поверхности плотной пассивной защитной пленки оксида Сг2О3. Такая пленка образуется только при содержании хрома более 12,5 % (атомарных). Именно при таком содержании хрома (n=1) потенциал скачком изменяется от —0,6 до +0,2 В (рис. 163).
Железо с хромом образуют непрерывный ряд твердых растворов (рис.164). Благодаря этому можно получить сталь с высоким содержанием хрома в твердом растворе. Хром не является дефицитным металлом, стоимость его сравнительно невысока, поэтому хромистые стали — самые дешевые нержавеющие стали. Они обладают достаточно хорошим комплексом технологических свойств. Углерод в нержавеющих сталях, в том числе и в хромистых, является нежелательным элементом, так как, связывая хром в карбиды, он тем самым обедняет твердый раствор хромом, понижая коррозионные свойства стали. Кроме того, углерод расширяет область γ;-твердого раствора, способствуя получению двухфазного состояния (рис. 165), Чем больше содержание хрома, тем выше коррозионная стойкость хромистых сталей. Хромистые стали выплавляют с содержанием 13 % Сr, 17 % Сr и 25—28 % Сr (табл. П10). Рис. 163, Потенциал железа в воздушной среде в зависимости от содержания Хрома
Рис.164. Диаграмма состояния железо-хром
Стали 08X13 и 12X13 обладают повышенной пластичностью, и их используют для изготовления деталей, подвергающихся ударным нагрузкам (турбинные лопатки, арматура крекинг-установок, предметы домашнего обихода и т. д.). Из сталей 30X13 и 40X13, приобретающих после термической обработки структуру мартенсита, делают измерительный и медицинский инструменты, пружины и другие коррозионностойкие детали, от которых требуется высокая твердость или прочность. Стали, содержащие 17 и 25—28 % Сr, относятся к сталям ферритного класса. Они имеют более высокую коррозионную стойкость по сравнению со сталями типа Х13. При нагреве выше 850 °С ферритные стали проявляют склонность к росту зерна, их пластичность понижается. Для получения однофазной структуры, уменьшения склонности к росту зерна и к межкристаллитной коррозии в эти стали добавляют титан и ниобий (08Х17Т, 15X25Т). Прочность повышается, пластичность сохраняется достаточной, улучшаются свойства сварных швов. Эти стали применяют для изготовления аппаратуры, работающей в таких агрессивных средах, как дымящая азотная кислота и фосфорная кислота. Из них делают коррозионно-стойкую аппаратуру для химической и пищевой промышленности. Из стали 12X17 изготавливают теплообменники для горячих нитрозных газов, трубопроводы и баки Для кислот и т. д. Введение молибдена (12Х17М2Т) делает сталь стойкой даже в органических кислотах (уксусной, муравьиной). Стали ферритного класса невосприимчивы к коррозии под напряжением. Для изготовления шарикоподшипников, работающих в агрессивных средах, используют сталь 95X18 (0,9—1,0 °/о С, 17—19 % Сr).
Cr,% Рис.165. Влияние углерода на положение области γ-твердого раствора на диаграмме железо-хром Все хромистые стали подвергают закалке с 1000—1100 °С с последующим отпуском (для сталей ферритного класса при 700—750 °С, а мартенситного класса при 200—250 °С). Стали ферритного класса при нагреве не испытывают превращений, поэтому термическую обработку проводят для получения структуры более однородного твердого раствора, что увеличивает коррозионную стойкость.
|
