Жаростойкие стали

Жаростойкие стали сопротивляются газовой коррозии при высоких температурах длительное время. Для этой цели сталь легируют хромом, алюминием, кремнием, которые образуют на поверхности изделия плотные окислы Cr₂O₃, Al₂O₃. Все нержавеющие стали и некоторые жаропрочные являются жаростойкими.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные коррозионностойкие и жаростойкие материалы, применяемые в сельскохозяйственном машиностроении.

2. Что такое пассивность материала?

3. Какие легирующие элементы повышают коррозионную стойкость сталей?

4. Как влияет увеличение содержания в стали хрома на повышение ее коррозионной стойкости?

5. Назовите основные марки коррозионностойких сталей.

6. Какой термической обработке подвергаются хромистые и хромоникелевые коррозионностойкие стали?

7. Назовите непассивирующиеся цветные коррозионностойкие металлы и сплавы.

8. Назовите пассивирующиеся цветные коррозионностойкие металлы и сплавы.

9. Какими методами защищают алюминиевые сплавы от коррозии?

10. Что такое плакирование?

11. Какие стали и сплавы называют жаростойкими?

12. Какие легирующие элементы добавляют в стали и сплавы для повышения их коррозионной устойчивости?

Таблица 4.

Состав коррозионностойких сталей, %

Сталь	C	Mn		Cr	Ni		Ti (Nb)		Mo	Другие
1	2	3		4	5		6		7	8
08Х13	< 0,08	0,60…0,80		12…14	−		−		−	−
12Х13	0,09…0,15	0,60…0,80		12…14	−		−		−	−
20Х13	0,16…0,25	0,60…0,80		12…14	−		−		−	−
30Х13	0,26…0,35	0,60…0,80		12…14	−		−		−	−
40Х13	0,36…0,45	0,60…0,80		12…14	−		−		−	−
12Х17	≤ 0,12	0,60…0,80		16…18	−		−		−	−
08Х17Т	≤ 0,08	0,60…0,80		16…18	−		< 0,90		−	−
15Х25Т	≤ 0,15	0,60…0,80		24…27	−		< 0,90		−	−
15Х28Т	≤ 0,15	0,60…0,80		27…30	−		< 0,90		−	−
12Х18Н8	0,12	1,00…2,00		17…19	8…10		−		−	−
17Х18Н9	0,13…0,21	1,00…2,00		17…19	8…10		−		−	−
12Х18Н9Т	0,12	1,00…2,00		17…19	8…9,5		< 0,8		−	−
04Х18Н10	0,04	1,00…2,00		17…19	9…11		−		−	−
08Х18Н10	0,08	1,00…2,00		17…19	9…11		−		−	−
12Х18Н10Т	0,12	1,00…2,00		17…19	9…11		< 0,8		−	−
10Х14Г14НТ	0,10	13…15		13…15	2,8…4,5		< 0,6		−	−
12Х17Г9АН4	0,12	8…10,5		16…18	3,5…4,5		−		−	0,15…0,25 N
1	2	3		4	5		6		7	8
15Х17АГ14	0,15	13,5…15,5		16…18	0,6		−		−	0,25…0,37 N
08Х15Н8Ю	0,08	0,8		14…16	8,0…10,0		−		−	0,7…1,3 Al
09Х17Н7Ю	0,8	16…17,5	7,0…8,0		−	−		0,5…0,8 Al		-
10Х17Н13М2Т	1,0…2,0	16…18	12…14		< 0,8	2,0…3,0		−		-

П р и м е ч а н и е: во всех сталях S < 0,025 % и P < 0,030 %.

Таблица 5.

Режимы термической обработки и механические свойства хромистых коррозионностойких сталей

Сталь	Термическая обработка			HRC	σв	σ0,2	δ	ψ
	закалка	отпуск	отжиг		МПа		%
Стали мартенситного класса
40Х13	1000…1050, м.	200…300, в.	−	50	−	−	−	50
30Х13	950…1020, м.	200…300, в.	−	40	−	−	−	48
20Х13	1000…1050, в.	600…770, м.	−	−	660	450	16	55
Стали мартенситно-ферритного класса
12Х13	1000…1050, м.	700…790, м.	850…900, п.	−	600	420	20	60
Стали ферритного класса
08Х13	1000…1050, м.	700…800, м.	−	−	600	420	20	60
12Х17	1000…1050, м.	700…800, м.	760…780, в.	−	400	250	20	50
08Х17Т	1000…1050, м.	700…800, м.	760…780, в.	−	500	300	20	45
15Х25Т	1000…1050, м.	700…800, м.	680…770, в.	−	450	300	20	45
15Х28Т	1000…1050, м.	700…800, м.	680…770, в.	−	450	300	20	45

П р и м е ч а н и е: м. - масло, в. - воздух, п. - печь.

Таблица 6.

Механические свойства коррозионностойких аустенитных сталей в закаленном состоянии

Сталь	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %	Сталь	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %
04Х18Н10	440	180	40	60	10Х14Г14Н3Т	590	245	35	50
08Х18Н10	470	195	40	55	12Х17Г9АН4	640	300	35	50
12Х18Н10	490	195	40	55	15Х17АГ14	785	400	30	45
17Х18Н9	570	210	40	50

Таблица 7

Режимы термической обработки и механические свойства коррозионностойких сталей

аустенито-мартенситного класса

Сталь	Режим термической обработки, °С			σв, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %
	закалка	обработка холодом	отпуск - старение
08Х15Н8Ю	975	-70		880	245	30	65
08Х15Н8Ю	975	-70	500	1080	880	25	60
08Х15Н8Ю	975	-	-	1270	1080	20	50
09Х17Н7Ю	1050	-	750 + 550	900	700	10	40

лабораторная работа № 1

изучение свойств и микроструктуры

жаростойких (окалиностойких) сталей

Задачи работы:

Изучить микроструктуру, состав, свойства жаростойких сталей различных структурных классов; установить связь между их структурой, термообработкой и свойствами.

Оборудование, инструменты, материалы:

1. Металлографический микроскоп инвертированный агрегатный «ЛабоМет».

2. Набор микрошлифов легированных сталей.

3. Альбом микроструктур.

Теоретические сведения

Многие детали сельскохозяйственных машин работают в условиях высоких скоростей, больших давлений, повышенных температур, агрессивных сред (кислот, щелочей, разъедающих газов и т.п.). Такие условия работы требуют применения материалов высокой прочности и пластичности, износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости. Этими свойствами обладают легированные стали, содержащие помимо постоянных примесей, один или несколько так называемых легирующих элементов: никель, хром, вольфрам, молибден, ванадий, титан и др.

Поверхностное разрушение металла под воздействием внешней среды называется коррозией. При этом часто металлы покрываются продуктами коррозии (ржавеют). В результате механические свойства металлов резко ухудшаются, иногда даже при отсутствии видимого изменения внешнего вида поверхности.

Различают химическую коррозию, протекающую при воздействии на металл газов (газовая коррозия) и неэлектролитов (нефть и ее производные), и электрохимическую коррозию, вызываемую действием электролитов (кислот, щелочей и солей). К электрохимической коррозии относятся также атмосферная и почвенная коррозия.

Существует несколько видов электрохимической коррозии. Если металл однороден (например, однородный твердый раствор), то наблюдается равномерная коррозия, протекающая примерно с одинаковой скоростью по всей поверхности металла. В неоднородном металле, что является наиболее частым случаем, коррозия носит локальный характер и охватывает только некоторые участки поверхности. Эту местную, или локальную коррозию подразделяют на точечную, пятнистую, с язвами и др. Наиболее опасна так называемая межкристаллитная коррозия (МКК), распространяющейся по границам кристаллитов (зерен) металла вследствие более низкого их электрохимического потенциала. Коррозия без заметных внешних признаков быстро развивается по границам зерен, вглубь, резко снижая при этом механические свойства. Сталь, пораженная межкристаллитной коррозией, теряет металлический звук и при изгибе дает надрывы по границам зерен в местах коррозионного разрушения металла. Кроме того, различают коррозию под напряжением, которая возникает при одновременном действии коррозионной среды и, обычно напряжений растяжения. Разновидностью этой коррозии является коррозионное растрескивание, то есть образование в металле тонкой сетки трещин при воздействии коррозионной среды и напряжений.

Сталь, устойчивую против газовой коррозии при высоких температурах (свыше 550 °С), называют жаростойкой. Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называют коррозионностойкими.