Toplinska obrada čelika snažan je mehanizam utjecaja na njegovu strukturu i svojstva. Temelji se na varijacijama ovisno o igri temperatura. Pod različitim uvjetima, ferit, perlit, cementit i austenit mogu biti prisutni u slitini željeza i ugljika. Potonji igra važnu ulogu u svim toplinskim transformacijama u čeliku.

Definicija

Čelik je slitina željeza i ugljika, u kojoj je teorijski sadržaj ugljika do 2,14%, ali tehnološki primjenjiv sadrži ga u količini ne većoj od 1,3%. U skladu s tim, sve strukture koje se u njemu stvaraju pod utjecajem vanjskih utjecaja također su vrste legura.

Teorija predstavlja njihovo postojanje u 4 varijacije: penetracijska čvrsta otopina, eliminacijska kruta otopina, mehanička smjesa zrna ili kemijski spoj.

Austenit je čvrsta otopina prodiranja atoma ugljika u kubnu kristalnu rešetku željeza usmjerenu prema licu, koja se naziva γ. Atom ugljika ugrađen je u šupljinu γ-rešetke željeza. Njegova veličina premašuje odgovarajuće pore između atoma Fe, što objašnjava njihov ograničen prolaz kroz "stijenke" glavne strukture. Nastaje u procesima temperaturnih transformacija ferita i perlita s povećanjem topline iznad 727˚S.

Dijagram slitine željeza i ugljika

Grafikon, nazvan dijagram stanja željezo-cementita, izrađen eksperimentalno, vizualna je demonstracija svih mogućih mogućnosti transformacija u čelicima i lijevanom željezu. Specifične vrijednosti temperature za određenu količinu ugljika u leguri tvore kritične točke na kojima se događaju značajne strukturne promjene tijekom zagrijavanja ili hlađenja, također tvore kritične crte.

GSE linija, koja sadrži točke Ac 3 i Ac m, predstavlja razinu topljivosti ugljika s povećanjem razine topline.

Značajke obrazovanja

Austenit je struktura koja nastaje zagrijavanjem čelika. Kad se dosegne kritična temperatura, perlit i ferit tvore integralnu tvar.

Mogućnosti grijanja:

1. Ujednačeno, dok se ne postigne potrebna vrijednost, kratka ekspozicija, hlađenje. Ovisno o karakteristikama legure, austenit može biti potpuno oblikovan ili djelomično.
2. Lagano povećanje temperature, dugo razdoblje održavanja postignute razine topline kako bi se dobio čisti austenit.

Svojstva nastalog zagrijanog materijala, kao i ona koja će se dogoditi kao posljedica hlađenja. Mnogo ovisi o postignutoj razini topline. Važno je ne pregrijavati se ili pregrijavati.

Mikrostruktura i svojstva

Svaka od faza karakterističnih za slitine željeza i ugljika ima svoju strukturu rešetki i zrna. Struktura austenita je lamelarna, s oblicima bliskim iglastim i ljuskavim. Uz potpuno otapanje ugljika u γ-željezu, zrna imaju svijetli oblik bez prisutnosti tamnih uključaka cementita.

Tvrdoća je 170-220 HB. Toplinska i električna vodljivost je za red veličine niža od feritne. Nema magnetskih svojstava.

Varijante hlađenja i njegova brzina dovode do stvaranja različitih modifikacija "hladnog" stanja: martenzita, bainita, troostite, sorbitola, perlita. Imaju sličnu igličastu strukturu, ali se razlikuju po veličini čestica, veličini zrna i česticama cementita.

Učinak hlađenja na austenit

Do raspadanja austenita dolazi na istim kritičnim mjestima. Njegova učinkovitost ovisi o sljedećim čimbenicima:

1. Brzina hlađenja. Utječe na prirodu ugljikovih uključaka, stvaranje zrna, formiranje konačne mikrostrukture i njezina svojstva. Ovisi o mediju koji se koristi kao rashladno sredstvo.
2. Prisutnost izotermne komponente u jednoj od faza razgradnje - pri spuštanju na određenu temperaturnu razinu, određeno vrijeme održava se stabilna toplina, nakon čega se nastavlja brzo hlađenje ili se javlja zajedno s grijaćim uređajem (pećnicom).

Tako se razlikuju kontinuirane i izotermičke transformacije austenita.

Značajke prirode transformacija. Dijagram

Graf u obliku slova C koji prikazuje prirodu promjena u mikrostrukturi metala u vremenskom intervalu, ovisno o stupnju promjene temperature, dijagram je transformacije austenita. Pravo hlađenje je kontinuirano. Moguće su samo neke faze prisilnog zadržavanja topline. Grafikon opisuje izotermne uvjete.

Karakter može biti difuzijski i nedifuzijski.

Pri standardnim brzinama redukcije topline, promjena zrna austenita događa se difuzno. U zoni termodinamičke nestabilnosti atomi se počinju kretati među sobom. Oni koji nemaju vremena prodrijeti u željeznu rešetku stvaraju cementitne inkluzije. Pridružuju im se susjedne čestice ugljika oslobođene iz njihovih kristala. Cementit nastaje na granicama raspadajućih zrna. Rafinirani kristali ferita tvore odgovarajuće ploče. Nastaje raspršena struktura - mješavina zrna čija veličina i koncentracija ovise o brzini hlađenja i sadržaju ugljika u leguri. Također nastaju perlit i njegove međufaze: sorbitol, troostit, bainit.

Pri značajnim brzinama pada temperature, raspad austenita nema difuzijski karakter. Javljaju se složena izobličenja kristala, unutar kojih su svi atomi istodobno pomaknuti u ravnini bez promjene položaja. Nedostatak difuzije doprinosi nukleaciji martenzita.

Utjecaj stvrdnjavanja na karakteristike raspadanja austenita. Martenzit

Otvrdnjavanje je vrsta toplinske obrade čija je bit brzo zagrijavanje do visoke temperature iznad kritičnih točaka Ac 3 i Ac m, nakon čega slijedi brzo hlađenje. Ako se temperatura smanji uz pomoć vode brzinom većom od 200 ° C u sekundi, tada nastaje čvrsta iglasta faza, koja se naziva martenzit.

To je prezasićena kruta otopina prodiranja ugljika u željezo s kristalnom rešetkom tipa α. Zbog snažnih pomaka atoma, iskrivljen je i tvori tetragonalnu rešetku, što je razlog jačanja. Formirana struktura ima veći volumen. Zbog toga se kristali omeđeni ravninom komprimiraju, a ploče nalik iglicama jezgre.

Martenzit je jak i vrlo tvrd (700-750 HB). Nastaje isključivo kaljenjem velikom brzinom.

Otvrdnjavanje. Difuzijske strukture

Austenit je formacija iz koje se umjetno može proizvesti bainit, troostit, sorbitol i perlit. Ako se kaljenje hladi manjim brzinama, dolazi do difuzijske transformacije, njihov mehanizam je gore opisan.

Troostite je perlit, koji se odlikuje visokim stupnjem disperzije. Nastaje pri smanjenju topline za 100˚C u sekundi. Veliki broj malih zrna ferita i cementita raspoređen je po cijeloj ravnini. Lamelarni cementit karakterističan je za "otvrdnuti", a troostat dobiven kao rezultat naknadnog kaljenja ima granularnu vizualizaciju. Tvrdoća - 600-650 HB.

Bainit je međufaza, koja je još raspršenija smjesa kristala ferita i cementita s visokim sadržajem ugljika. Što se tiče mehaničkih i tehnoloških svojstava, lošiji je od martenzita, ali premašuje troostit. Nastaje u temperaturnim rasponima kada je difuzija nemoguća, a sile kompresije i pomaka kristalne strukture nisu dovoljne za transformaciju u martenzitnu.

Sorbitol je grubo raspršena iglasta vrsta perlitnih faza pri hlađenju brzinom od 10 ° C u sekundi. Mehanička svojstva su između perlita i troostite.

Perlit je zbirka feritnih i cementitnih zrna koja mogu biti zrnasta ili lamelarna. Nastaje kao rezultat glatkog raspadanja austenita sa brzinom hlađenja od 1 ° C u sekundi.

Beitit i troostite su više povezani sa strukturama za gašenje, dok se sorbitol i perlit također mogu formirati tijekom kaljenja, žarenja i normalizacije, čije značajke određuju oblik zrna i njihovu veličinu.

Utjecaj žarenja na značajke razgradnje austenita

Gotovo sve vrste žarenja i normalizacije temelje se na recipročnoj transformaciji austenita. Nanosi se potpuno i nepotpuno žarenje. Dijelovi se zagrijavaju u peći iznad kritičnih točaka Ac 3, odnosno Ac 1. Prvi tip karakterizira prisutnost dugog razdoblja držanja, što osigurava potpunu transformaciju: ferit-austenit i biserit-austenit. Nakon toga slijedi sporo hlađenje izratka u peći. Na izlazu se dobiva fino raspršena smjesa ferita i perlita, bez unutarnjih naprezanja, duktilna i izdržljiva. Nepotpuno žarenje manje je energetski intenzivno, samo mijenja strukturu perlita, ostavljajući ferit praktički nepromijenjenim. Normalizacija podrazumijeva veću stopu pada temperature, ali i grublju i manje duktilnu strukturu na izlazu. Za legure čelika sa sadržajem ugljika od 0,8 do 1,3%, nakon hlađenja u okviru normalizacije, dolazi do razgradnje u smjeru: austenit-perlit i austenit-cementit.

Druga vrsta toplinske obrade, koja se temelji na strukturnim transformacijama, je homogenizacija. Primjenjivo je za velike dijelove. To podrazumijeva apsolutno postizanje austenitnog krupnozrnatog stanja na temperaturama od 1000-1200 ° C i držanje u peći do 15 sati. Izotermni procesi nastavljaju se sporim hlađenjem, što pomaže u poravnanju metalnih konstrukcija.

Izotermičko žarenje

Radi lakšeg razumijevanja, svaka od navedenih metoda utjecaja na metal smatra se izotermalnom transformacijom austenita. Međutim, svaki od njih ima karakteristične značajke samo u određenoj fazi. U stvarnosti se, međutim, promjene događaju sa stabilnim smanjenjem topline, čija brzina određuje rezultat.

Jedna od metoda najbliži idealnim uvjetima je izotermičko žarenje. Njegova se bit također sastoji u zagrijavanju i držanju do potpunog raspada svih struktura u austenit. Hlađenje se provodi u nekoliko faza, što pridonosi sporijem, duljem i toplinski stabilnijem razlaganju.

1. Brzo smanjenje temperature na vrijednost od 100 ° C ispod točke Ac 1.
2. Prisilno zadržavanje postignute vrijednosti (stavljanjem u peć) dulje vrijeme do potpunog završetka stvaranja feritno-perlitnih faza.
3. Hlađenje na mirnom zraku.

Metoda je također primjenjiva za koju je karakteristična prisutnost zadržanog austenita u ohlađenom stanju.

Zadržani austenitni i austenitni čelici

Nepotpuno razlaganje ponekad je moguće kada dođe do zadržavanja austenita. To se može dogoditi u sljedećim situacijama:

1. Prebrzo hlađenje kad ne dođe do potpunog propadanja. Strukturni je sastav beinita ili martenzita.
2. Visokougljični ili niskolegirani čelik, za koji su komplicirani procesi austenitno dispergiranih transformacija. Zahtijeva posebne metode toplinske obrade kao što su homogenizacija ili izotermičko žarenje.

Za visokolegirane ne postoje procesi opisanih transformacija. nikal, mangan, krom doprinosi stvaranju austenita kao glavne jake strukture, koja ne zahtijeva dodatne utjecaje. Austenitni čelici karakteriziraju visoka čvrstoća, otpornost na koroziju i toplinu, otpornost na visoke temperature i otpornost na teške agresivne radne uvjete.

Austenit je građevina bez čijeg formiranja nije moguće zagrijavanje čelika na visokim temperaturama i koja je uključena u gotovo sve metode njegove toplinske obrade radi poboljšanja mehaničkih i tehnoloških svojstava.

Sjajni, nekorozivni čelični proizvodi presvučeni su kromom, molibdenom, volframom i legirani, čija legura sadrži aditive potrebne za davanje čvrstoće, otpornosti na koroziju i ekstremne temperature, kao što su:

• kobalt;
• aluminij;
• titan;
• bakar;
• mangan;
• nikal;
• krom;
• vanadij;
• molibden;
• silicija.

Ovisno o namjeni čelika, može sadržavati i druge tvari koje poboljšavaju njegove tehničke karakteristike i daju mu sjaj i glatku površinu.

Sukladnost proizvoda od nehrđajućeg čelika ispituje se na temperaturi od 20 ° C. Njemački institut za standardizaciju stvorio je sustav prema kojemu su austenitni čelici podijeljeni u kategorije. A2 i A3 su kategorije krom-nikl čelika, A4 i A5 su kategorije koje uključuju krom-nikal i molibden čelik. Specifična težina ovih čelika je ista. Unatoč tome, opterećenje podržano čeličnim predmetom raste s povećanjem kategorije. Postotak deformacije raste zagrijavanjem. Do mehaničkih oštećenja može doći samo uz jaku, usmjerenu udarnu silu ili uz upotrebu posebne opreme - preše ili savijača cijevi.

U hladnom stanju čelik je vrlo otporan na istezanje i druge vrste deformacija. Ona ima visok koeficijent otpora. Prilikom zagrijavanja ovaj se koeficijent prepolovljuje, bez obzira na kategoriju čelika, praktički je jednak.

S obzirom da je talište austenitni čelici javlja se na temperaturi od 1800 ° C, vrijedno je napomenuti da se njegovo stvrdnjavanje događa pri zagrijavanju na 850 ° C. Austenitizacija se događa pri zagrijavanju iznad 1000 ° C. Njegova se elastičnost lagano mijenja pri jakom zagrijavanju. Indikatori se testiraju na temperaturama od 300 °, 400 ° i 500 ° C.

Prilikom sastavljanja metalnih ograda, stvaranja kompozitnih metalnih proizvoda koriste se 2 vrste zavarivanja. Unatoč činjenici da čelik ima dobre i izvrsne karakteristike zavarivanja, potrebno je razumjeti stvar razumijevajući izbor između elektrolučnog i plinskog zavarivanja, jer u procesu zavarivanja metal uz šav mijenja svoju strukturu, što utječe na izgled i osjetljivost na metal. Uz kontinuirano zagrijavanje, prašina će se pojaviti na temperaturi nešto iznad 900 ° C, s povremenim zagrijavanjem, kako bi se izbjeglo njegovo pojavljivanje, zagrijavanje se mora smanjiti za 100 ° C.

Tehnologija zavarivanja austenitnih čelika

Austenitni nehrđajući čelik topi se na temperaturi od gotovo 2000 ° C. No, unatoč tome, njegov niski sadržaj ugljika daje izvrsnu zavarljivost. Temperature aparata za zavarivanje nisu toliko visoke da se tijekom procesa zavarivanja nakuplja prašina. Neprijatni mirisi se također ne osjećaju pri zagrijavanju nehrđajućeg čelika. Kako bi se izbjeglo iskrivljavanje i međuzrnasta korozija, koriste se metode brzog zavarivanja.

Neispravno odabran postupak zavarivanja i način hlađenja mogu dovesti do neželjenih posljedica. Tijekom zavarivanja ne zagrijava se samo zona zavarivanja, već i susjedna metalna područja. Njihova temperatura može doseći 700 ° C. Na takvoj se temperaturi krom razgrađuje, što će, nakon sporog hlađenja, dovesti do taloženja njegovih karbida. Austenitnost čelične konstrukcije u područjima taloženja karbida bit će narušena, što će dovesti do smanjenja svih tehničke karakteristike te će imati žalostan učinak na izgled gotove metalne konstrukcije.

Oksidacija kroma može biti popraćena vatrostalnom neoplazmom. Najčešće, kromov oksid ostaje unutar šava. Talište mu je 100-200 ° C više od onog samog nehrđajućeg čelika. Niska toplinska vodljivost čelika s visokim koeficijentom linearnog širenja stvara napetost u zoni zahvaćenoj toplinom. Niski intenzitet opreme za zavarivanje plinom, pri zagrijavanju metala postupno dovodi do činjenice da se površina grijanja povećava. To doprinosi laganom i sporom hlađenju metala, uzrokujući taloženje produkata oksidacije kroma. Prilikom zavarivanja šuplje cijevi, unutar nje će se iza mjesta pojaviti proizvodi oksidacije zavariti(pod uvjetom besplatan pristup zraka u šupljinu cijevi).

Korištenje lučnog zavarivanja za nehrđajući čelik je prikladnije jer je u tom procesu šav glatkiji, spoj pouzdan, a čelik zadržava svoje početne tehničke karakteristike.

Zavarivanje plinom opravdano je pri pričvršćivanju dijelova male debljine, ne veće od 2 mm. Postupak zavarivanja sličan je po temperaturi i intenzitetu plamena onom koji se koristi za ugljične čelike. Dodatni materijal za zavarivanje je žica istog sastava kao i sam nehrđajući čelik. Ako sadrži titan ili niobij, to će smanjiti taloženje kromovih karbida.

Iznad određenog sadržaja mangana, nikla ili nekih drugih elemenata, γ-stanje postoji kao stabilno od sobne temperature do tališta. Takve legure željeza visoke legure nazivaju se austenitni čelici. Za razliku od drugih legura željeza, austenitni čelici (i feritni) se ne pretvaraju pri zagrijavanju i hlađenju. Stoga se toplinska obrada za kaljenje austenitnih čelika ne koristi.

Austenitni čelici otporni na hladnoću također uključuju kromirani manganski čelici(austenitni čelici u kojima je nikal potpuno ili djelomično zamijenjen manganom); stabilni austenitni krom-nikal-manganski čelici s dušikom(austenitni čelici istodobno legirani s kromom, niklom i manganom) i metastabilni austenitni čelici.

Lit.:

1. Gulyaev A.P. Metalurgija. - M.: Metalurgija, 1977. - UDC669.0 (075.8)
2. Ivanov V.N. Rječnik-priručnik o ljevaonici. - M.: Strojarstvo, 1990.- 384 str: ilustr. ISBN 5-217-00241-1
3. Solntsev Yu.P., Pryakhin E.I., Voytkun F. Znanost o materijalima: Udžbenik za sveučilišta. - M.: MISIS, 1999.- 600 str. - UDK 669.017

Čelik legiran kromom, niklom i manganom koji, kada se ohladi s visoke temperature na sobnu temperaturu i ispod, zadržava strukturu krute otopine (austenit). Za razliku od feritnog nehrđajućeg čelika, austenitni nehrđajući čelik nije magnetski, ima umjerenu tvrdoću i čvrstoću, nisku granicu tečenja i visoku duktilnost. sv-va (b i d) 50%). S obzirom na nehrđajući austenitni čelik, kaljenje je toplinska operacija. obrada fiksiranje austenitna struktura... Kada je sadržaj nikla ili mangana u čeliku nedovoljan za nastanak potpuno austenitne strukture, dobivaju se srednje strukture: austenit + ferit, austenit + martenzit itd. Austenit 4-martenzit je razvijeniji.

Povećanje sadržaja kroma, uvođenje titana, niobija, silicija, tantala, aluminija i molibdena pridonose stvaranju feritne faze. Povećanje sadržaja nikla, uvođenje dušika, ugljika, mangana, naprotiv, doprinose širenju područja postojanja austenita i njegovoj većoj stabilnosti. Legirajući elementi prema učinkovitosti utjecaja stvaranja austenita nalaze se u tragovima. sekvence (koje označavaju uvjetne koeficijente): ugljik (30), dušik (26), nikal (1), mangan (0,6-0,7), bakar (0,3). Feritni elementi: aluminij (12), vanadij (11), titan (7.2-5), silicij (5.2), niobij (4.5), molibden (4.2), tantal (2.8), volfram (2.1), krom (1) ).

Dugotrajno zagrijavanje austenitnog nehrđajućeg čelika na 700-900 ° ili sporo hlađenje pri visokim temperaturama uzrokuje stvaranje tvrde i lomljive intermetalne c-faze, što može dovesti do vrlo snažnog gubitka žilavosti. Zagrijavanje čelika iznad 900 ° uklanja ovaj fenomen, osiguravajući prijelaz krhke a-faze u krutu otopinu. Do odvajanja a-faze može doći izravno iz austenita ili iz ferita nastalog nakon transformacije y-HAS-a, koji ima 0-fazu u strukturi, te je skloniji pucanju kao posljedica djelovanja izmjene topline. Stupanj učinkovitosti utjecaja legirajućih elemenata na snižavanje temperature martenzitne transformacije povećava se u tragovima. redoslijed: silicij (0,45), mangan (0,55), krom (0,68), nikal (1), ugljik ili dušik (27).

Taloženje karbida iz krute otopine (austenita) uzrokuje promjenu koncentracije legirajućih elemenata u njoj, što može uzrokovati djelomičnu strukturnu transformaciju i promjenu magnetske vrijednosti, osobito u legurama koje leže blizu granice između područja y ~ i a-faze. Ova se transformacija odvija uglavnom duž granica zrna, gdje postoji najveće iscrpljivanje krute otopine u ugljiku i kromu, što čini čelik osjetljivim na međuzrnu koroziju. Kada je izložen korozivnom okruženju, takav se čelik brzo urušava, a što je više, to je veći sadržaj ugljika.

Austenitni nehrđajući čelik srednje skupine (00X18H10, 00X17G9AN4, 0X17N5G9BA) kratko vrijeme. zagrijavanje 5-30 minuta. ne stječe veliku sklonost međugranularnoj koroziji. To omogućuje zavarivanje bez rizika od intergranularne korozije u zavarenom spoju i toplinskoj zoni. utjecati ako se provede dovoljno brzo.

Čvrstoća čelika od kroma i nikla može se značajno povećati otvrdnjavanjem tijekom hladnog valjanja, izvlačenja i štancanja. U tom slučaju vb može doseći 120 kg! Mm2 za list i traku, 0O, 2 se povećava na 100-120 kg! Mm2y plastike. nekretnine u ovom slučaju padaju s 50-60% na 10-18%. Međutim, ova rezerva plastičnosti dovoljna je za izradu dijelova. Za žicu se povećava na 180-260 kg! Mm2. U usporedbi s nehrđajućim feritnim i poluferitnim čelicima

Krom-nikal čelik tipa 18-8 (00H18N10, 0H18N10, H18N9, 2H18N9). Čelici s niskim udjelom ugljika (00X18H10 i 0X18H10) koriste se u Ch. dol. kao elektrodna žica za zavarivanje. Što je manji sadržaj ugljika u žici za punjenje, veća je korozija. otpor zavara. Čelici Kh18N9 i 2X18N9 imaju jaku sklonost međugranularnoj koroziji čak i na kratko vrijeme. zagrijavanje u rasponu umjerenih temperatura, pa se nakon zavarivanja dijelovi kale do austenitne strukture. U glavnom. čelici H18N9 i 2H18N9 koriste se pri stvrdnjavanju pri radu, uvjeti za proizvodnju dijelova zrakoplova i automobila visoke čvrstoće, spojenih točkovnim ili valjkastim električnim zavarivanjem.

Čelik krom-mangan-nikal Kh14G14N sa udjelom kroma 12-14% sklon je međuzrnatoj koroziji tijekom zavarivanja i nakon zagrijavanja u rasponu opasnih temperatura. Koristi se za dijelove opreme koji zahtijevaju visoku plastičnost i nemagnetna svojstva. Korozija otpor je blizu 12-14% kromiranih čelika. Nakon stvrdnjavanja jača je od čelika tipa 18-8. Ručno i automatsko zavarivanje zadovoljavajuće zavarivanje valjkom i točkasto zavarivanje pomoću žice za punjenje od čelika krom-nikal tip 18-8. Thermich. obrada čelika nakon zavarenja (osim točkovnog) utvrđuje se ovisno o sadržaju ugljika metodom kontrolnih ispitivanja zavarenih uzoraka za međuzrnu koroziju u skladu s GOST 6032-58.

Čelik 2X13G9N4 koristi se za izradu konstrukcija visoke čvrstoće, pogl. dol. od hladno valjanih profila. vrpce. Čvrstoća i tvrdoća ovog čelika povećavaju se tijekom hladne deformacije intenzivnije od čelika kroma i nikla tipa 18-8. Stoga se tijekom hladnog valjanja traka treba izbjegavati veliki stupanj deformacije kako bi se izbjegao pretjerani gubitak duktilnosti.

Ovaj čelik radi pouzdano u dubokim hladnim uvjetima i naširoko se koristi u prehrambenoj industriji. Održava visoke mehaničke karakteristike sv-va do 450 °. Ima tendenciju međugranularne korozije, stoga služi kao Ch. dol. za proizvodnju dijelova, spajanje na-rykh vrši se točkovnim ili valjkastim zavarivanjem. Iz istog razloga, kada je toplinska. treba povećati preradu hladno valjane trake. brzina hlađenja.

X čelik od ruma-mangana i nikla s udjelom kroma od 17-19% i dodatkom dušika (Kh17AG14 i Kh17G9AN4) imaju visoku otpornost na atmosfersku koroziju i u oksidiranom okruženju. Za dijelove proizvedene lučnim, arg-on-arc, plinskim i atomskim vodikovim zavarivanjem potrebno je koristiti čelik s niskim udjelom ugljika (0,03-0,05%) i strogo kontrolirati postupak kako bi se izbjegla pojava sklonosti međuzrnate korozije u zavarenim spojevima. Za dijelove izrađene zavarivanjem točkovito ili valjkom te dijelove koji su podvrgnuti toplini nakon zavarivanja. obrade, kao i za dijelove koji rade u atm. uvjetima, može se koristiti ova vrsta čelika s većim udjelom ugljika.

Krom-nikl čelici tipa 18-8 s dodacima titana ili niobija (H18N9T, H18N10T, 0H18N10T, 0H18N12T, 0H18N12B). Dodaci titana ili niobija smanjuju sklonost čelika prema intergranularnoj koroziji. Titan i niobij tvore otporne karbide kao što su TiC i NbC, dok krom koristan za povećanje otpornosti na koroziju nije uključen u karbide i ostaje u krutoj otopini. Titan se unosi u čelik 4-5,5 puta više, a niobija 8-10 puta više od ugljika. Kad je sadržaj titana ili niobija u odnosu na ugljik na donjoj granici, čelik nije uvijek otporan na međuzrnu koroziju, osobito u uvjeti traju, servis dijelova na umjerenim temperaturama (500-800 °). To je uzrokovano utjecajem dušika koji je uvijek prisutan u čeliku, koji dio titana veže za nitrite, kao i učinkom toplinske obrade. Pregrijavanje čelika pri toplinskom. obrada (iznad 1100 °) ili zavarivanje smatraju se štetnim, osobito u slučajevima kada je omjer između titana i ugljika na donjoj granici prema formuli Ti ^ 5 (% G -0,02). U tom slučaju čelik 1Kh18N9T kaljen s temperature veće od 1150 ° stječe sklonost međuzrnatoj koroziji. U slučaju normi, načini toplinske. obrada (otvrdnjavanje od 1050 °) i s kratkotrajnim. zagrijavanje, potrebno je da omjer titana ili niobija i ugljika ne bude manji od 5 odnosno 10. Za vrijeme trajanja servisa dijelova na 500-750 ° važno je da ti omjeri ne budu manji od 7- 10 za titan i 12 za niobij. Kako bi se smanjila sklonost čelika intergranularnoj koroziji, preporučljivo je značajno smanjiti sadržaj ugljika na 0,03-0,05%. Otpornost na koroziju zavarenih spojeva izrađenih od čelika ove vrste ovisi o sadržaju titana i ugljika u glavnom. metal i kuglice za zavarivanje. Jer titan tijekom zavarivanja snažno izgori, zatim se za elektrode koriste posebni. premazi, koji sadrže titan u obliku fero-titana kako bi nadoknadili gubitak titana u žici za punjenje. Najčešće, žica za punjenje izrađena od krom-nikal čelika tipa 18-8 bez titana, ali s vrlo niskim (^ 0,06%) udjelom ugljika (čelik 0X18H9 i 00X18H10) ili elektrode od čelika tipa 18-12 s niobijem ( 0X18H12B). U zavarenim spojevima od čelika 1X18N9T, koji rade u okruženjima koja sadrže dušik, moguća je pojava korozije tipa noža, zbog povećanog (> 0,06%) sadržaja ugljika u čeliku. Stoga su detalji opreme za proizvodnju dušične kiseline izrađeni od čelika 0X18H10T sa sadržajem ugljika od 0,06%. Osim toga, ovaj čelik ima veću ukupnu otpornost na koroziju.

U nanesenom metalu zavara zavarenog spoja čelika s titanom, koji ima dvofaznu strukturu (y + a), moguće je da je a- ^ a transformacija tijekom produženog zagrijavanja u rasponu umjerenih temperatura (650- 800 °), dajući zavaru visoku lomljivost. Za vraćanje žilavosti zavara i povećanje korozije. otpor, preporučuje se uporaba stabilizacijskog centrifugiranja na temperaturi od 850-900 °. Također je vrlo korisno za stvrdnjavanje pri radu i pucanje pod naponom od korozije u ključalom magnezijevom kloridu i drugim okruženjima koja sadrže ione klora.

Čelik krom-mangan-nikal s dodatkom niobija 0X17N5G9BA ima povećanje. otpornost na intergranularnu koroziju i visoku koroziju. otpor u zavarenim spojevima koji rade u dušičnoj kiselini. Čelik nema potpunu imunost na intergranularnu koroziju tijekom dužeg izlaganja opasnim temperaturama, pokazuje sklonost međugranularnoj koroziji nakon dugotrajnog zagrijavanja na 500-750 ° (slika 7). Na visokim temperaturama ima otprilike istu mehaničku. Sv. Vas, kao krom-nikal čelici tipa 18-8.

Čelik Kh14G14NZT ima povećanje. čvrstoće i visoke duktilnosti, nije sklona međuzrnate korozije i može se koristiti za izradu zavarenih dijelova bez naknadnog zagrijavanja. obrada. Mehaničar Sveti otoci ovog čelika mogu se povećati valjanjem u hladnom stanju. Zagrijavanje u temperaturnom rasponu od 500-700 ° ne mijenja mehaničko. St. u čeliku na sobnoj temperaturi. Čelik se izrađuje u obliku šipki, limova i traka, dobro zavarenih svim vrstama zavarivanja pri uporabi žice za zavarivanje od čelika tipa 18-8 bez ili s niobijem.

Krom-nikal-molibdenovi čelici Kh17N13M2T i X 17H 13M 3T koriste se u proizvodnji opreme za proizvodnju umjetnosti, gnojiva, u industriji dopisništva, u kemijskoj industriji. strojogradnji i industriji prerade nafte. Čelici pokazuju visoku otpornost na koroziju prema sumpornoj, ključaloj fosfornoj, mravljoj i octenoj kiselini, a čelici s visokim udjelom molibdena - u vrućim otopinama izbjeljivača. Čelici s visokim udjelom ugljika (> 0,07%) stječu sklonost međuzrnatoj koroziji tijekom zavarivanja i odgođenog hlađenja, kao i u uvjetima produženog zagrijavanja u umjerenom rasponu: temp-p.

Krom-nikal-molibdenovi čelici dobro se zavaruju pomoću žice za punjenje istog sastava kao i materijal za zavarivanje.

Krom-nikal-molibdenov čelik Zbog dodatka molibdena i visokog udjela nikla, 0X23N28M2T ima visoku otpornost na koroziju u razrijeđenim otopinama sumporne kiseline (do 20%) na temperaturi ne višoj od 60 °, spojevima fluorida fosforne kiseline i drugim visoko agresivnim medijima. Primjenjuje se u dijelovima strojeva za proizvodnju umjetnosti, gnojiva. Nakon stvrdnjavanja za austenit, čelik ima umjerenu čvrstoću i visoku duktilnost, dobro zavaren od sastava. Unatoč sadržaju titana, čelik nakon kratkog vremena ima tendenciju međugranularne korozije. zagrijavanje na 650 °, ako je omjer sadržaja titana i sadržaja ugljika manji od 7.

Tehnološka svojstva austenitnog nehrđajućeg čelika sasvim su zadovoljavajuća, obrada tlakom provodi se na 1150-850 °, a za čelici s bakrom sužava se raspon vrućeg rada (1100-900 °). Austenitni nehrđajući čelici na visokim temperaturama manje su skloni rastu zrna od martenzitnih i feritnih čelika. Na sobnoj temperaturi, N.a.w. ima visok koeficijent. linearno širenje, koje raste s povećanjem temperature grijanja i smanjeni koeficijent. toplinska vodljivost. Međutim, pri visokim temperaturama razlika između a i q N.a.w. a feritni čelici su reducirani. Stoga zagrijavanjem N.a.w. pri smanjenju. temperature treba provoditi polako, a na visokim (iznad 800 °) - brzo.

Lit.: Khimushin F.F., Nerđajući čelici, M., 1963; njegov vlastiti, "Kvalitetni čelik", 1934., broj 4; 1935, broj 1; ximushin FF i Kurova OI, ibid, 1936, br. 6; Himushin F. F,2 Ratner S. I., Rudbakh 3. Ya., "Čelik", 1939, br. 8, str. 40; Medovar B.I., Zavarivanje krom -nikl austenitnih čelika, 2. izd., Kijev - M., 1958; Metalurgija i toplinska obrada čelika. Priručnik, 2. izdanje, svezak 2, M., 1962; Schaeffler A. L., « Metal Progr. ", 1949.,v... 56, broj 5, str. 680;PostS. V., E, b e r 1 godW. S., « Trans. Amer. Soc. Metali ", 1947., v. 39, str. 868; Simpozij o prirodi, pojavi i učincima sigma faze, Phil., 1951. (ASTM. Posebna tehnika. Publ., Br. 110); Simpozij o ocjenjivačkim ispitivanjima za nehrđajuće čelike, 1950. (ASTM. Posebna tehnika, Publ., Br. 93); Rosenberg S. J., Darr J. H., „Trans. Amer. Soc. Metali ", 1949., v. 41, str. 1261; To r 1 v about b about k V. N., Linkoln R. A., ibid., 1937, v. 25, br. 3.

Stranica 1

Austenitni nehrđajući čelici prikladni su samo s relativno visokim udjelom drugih legirajućih komponenti, prvenstveno molibdena. Istraživanjem niza nehrđajućih čelika utvrđeno je da je najotporniji čelik od nikla-kroma-molibdena s bakrom (18% Ni; 8% Cr; 4% Mo; 4% Cu), čiji je gubitak najteži radni uvjeti su 0 1 g / m2 - sat. Ovaj čelik je dobro zavaren, ali zahtijeva toplinsku obradu šava.

Austenitni nehrđajući čelici imaju dobru zavarivost postojeće metode zavarivanje, dobro deformirano u hladnom i vrućem stanju i zadovoljavajuće rezano.

Austenitni nehrđajući čelici, tip 18 - 8, koji sadrže nikal i krom, otporni su na svu relativnu vlagu. Mogu se koristiti i u zatvorenom i na otvorenom prostoru bez dodatne zaštite od korozije. Ti se čelici naširoko koriste za arhitektonsko oblikovanje monumentalnih zgrada, spomenika itd. pravilnu njegu ne pokazuju znakove korozije dugi niz godina.

Austenitni nehrđajući čelici, osobito čelici poput H8HIOT, XI8HII, XI7HI3M2T, KhN28MZDZT itd., Obično su pouzdani građevinski materijal za većinu kemijskih proizvodnih okruženja. No, sva dizajnerska i tehnološka rješenja ne uzimaju u obzir sklonost nehrđajućeg čelika do korozijskog pucanja (CR), što dovodi do brzog gubitka nepropusnosti cjevovoda, spremnika i reakcijske opreme i drugih proizvoda. Stručna procjena odsjeka metala i legura otpornih na koroziju koju su izveli stručnjaci Međuresornog vijeća za koroziju pri Državnom odboru za znanost i tehnologiju SSSR-a pokazala je da je od 20 do 40% slučajeva preranog kvara opreme od nehrđajućeg čelika u kemijskoj proizvodnji okoliš je povezan s korozijskim pucanjem.

Nerđajući čelici austenitne klase imaju dobru zavarivost svim postojećim metodama zavarivanja, dobro se deformiraju u hladnim i vrućim uvjetima i zadovoljavajuće obrađuju rezanjem.

Austenitni nehrđajući čelici lako se odvajaju od drugih čelika, ali ih je teško odvojiti jedan od drugog, budući da je razlika u tribo učinku zanemariva čak i za čelici koji se oštro razlikuju po sastavu.

Ne hrđajući Čelik austenitna klasa je osjetljiva na međukristalnu i tn o i (međukristalnu) koroziju. Karbidi M2ZS6 pri zagrijavanju na 1000 C otapaju se u austenitu, a kada se ohlade talože se duž granica zrna. Ti karbidi i austenit imaju različite elektrokemijske potencijale, što uzrokuje povećanu koroziju na mjestu dodira dviju faza.

Najčešći nehrđajući čelik austenitne klase je čelik H18N9T, koji ne sadrži više od 0-12% C. Titan se unosi u ovaj čelik u takvoj količini (do 0-7%) da veže ugljik u otporne karbide titana spriječiti stvaranje kromovih karbida. Tijekom stvaranja ovih karbida, granice zrna se iscrpljuju kromom, a čelik postaje sklon intergranularnoj koroziji, što dovodi do katastrofalnog pada čvrstoće.

Za nehrđajuće čelike austenitne klase također se koristi lemljenje uz zagrijavanje plamenom acetilen-kisik ili druga metoda. Veliki je izbor legura za lemljenje; od njih je potrebno koristiti one koji su po svojim antikorozivnim svojstvima identični osnovnom metalu.

Prednosti nehrđajućeg čelika austenitne klase s vrlo niskim udjelom ugljika (0 02%) u usporedbi sa stabiliziranim čelicima, koji uključuju karbidne elemente titana i niobija, su u tome što se otpornost čelika povećava ne samo na intergranularnu i noževu koroziju , ali i opću koroziju. Zbog nedostatka karbidnih i karbonitridnih inkluzija, čelik stječe veća svojstva plastike i visoku sposobnost poliranja.

U nehrđajućim čelicima klase austenita tipa Kh18N9T s konvencionalnim metodama lijevanja u kalupe, posebno u slučaju velikih ingota, dolazi do značajnog povećanja količine feritne faze pri približavanju od periferije do središta ingot zbog veće dendritičke segregacije sa smanjenjem brzine kristalizacije. Čestice feritne faze u aksijalnom dijelu ingota veće su.

U nehrđajućim čelicima austenitnog stupnja intergranularna korozija Otkriva se nepravilnom toplinskom obradom zbog odgođenog hlađenja ili kao rezultat sekundarnog zagrijavanja na temperaturi od 500 - 850 i tijekom zavarivanja. U legurama aluminij-bakar nakon umjetnog starenja (zagrijavanje nakon kaljenja na 150) također se nalazi intergranularna korozija.

Toplinska obrada nehrđajućih čelika austenitne klase relativno je jednostavna i sastoji se u kaljenju u vodi od 1050 - 1100 C. Zagrijavanjem na te temperature dolazi do otapanja karbidova kroma (M23S6), a brzo hlađenje popravlja stanje prezasićene krute otopine. Sporo hlađenje je neprihvatljivo, jer u ovom slučaju, kao i tijekom kaljenja, karbidi mogu taložiti, što dovodi do pogoršanja duktilnosti i otpornosti na koroziju. Osim toga, tijekom stvrdnjavanja odvijaju se procesi rekristalizacije, čime se uklanjaju posljedice plastične deformacije, koja često prolazi kroz nehrđajuće austenitne čelike. Kao posljedica stvrdnjavanja, tvrdoća ovih čelika se ne povećava, već se smanjuje, pa je za austenitne nehrđajuće čelike kaljenje toplinski postupak omekšavanja.

Proizvodnja austenitnih glava od nehrđajućeg čelika provodi se u hladnom stanju, ali kako bi se umanjila unutarnja naprezanja, svaka glava mora biti toplinski obrađena prije zavarivanja na ljusku. Toplinsku obradu treba provesti u pećima ravnomjernim zagrijavanjem na temperaturu od 950 - 1150, nakon čega slijedi brzo hlađenje.