Нержавеющая мартенситная сталь – Мартенситные стали – что собой представляют, их особенности + Видео

alexxlab | 30.06.2020 | 0 | Разное

Содержание

Мартенситная нержавейка | МЕТАЛЛОБАЗА №2 НЕРЖАВЕЙКА ЕСТЬ ВСЕГДА!

Мартенситная нержавейка отличается повышенным количеством хрома и углерода. При этом хром в сплаве составляет порядка 11-17% и углерода не меньше 0,15%. В сплаве также содержатся легирующие элементы в виде никеля, вольфрама, молибдена и ванадия.

Марки мартенситной нержавейки

Среди марок мартенситной нержавейки можно выделить следующие:

  • Марка 20х13 содержит хром 12-14%, углерода от 0,16 до 0,25%, марганца и кремния от 0,8%.
  • Марка 10х12НДЛ — содержание никеля в сплаве от 1 до 1,5%.
  • Марка 18х11МНФБ — содержит до 11,5% хрома, до 0,21% углерода, 0,5-1% никеля и 0,8-1,1% молибдена.
  • Марки 12Х11В2МФ, 10Х9МФБ, 13Х11Н2В2МФ, 15Х11МФ дополнены ванадием (0,18-0,4%) и молибденом (0,35-1,1%).

Где используется мартенситная нержавейка

Легированная мартенситная нержавеющая сталь используется для изготовления оборудования в энергетической промышленности. Марки, которые отличаются повышенной твердостью, такие как 20х13, 30х13 и другие, применяются в изготовлении режущих инструментов и деталей подверженных высокой нагрузке.

Консультанты компании Металлобаза №2 помогут выбрать и купить нержавейку с учетом специфики вашего производства и условий эксплуатации изделия. Чтобы получить консультацию и заказать нержавейку звоните в филиалы компании М2 в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге и Самаре.

nerzhaveyka-spb.ru

Мартенситная нержавеющая сталь улучшенной обрабатываемости

 

Предлагается мартенситная нержавеющая сталь, имеющая улучшенную обрабатываемость в следующий составе, мас.%: углерод ниже 1, 2, кремний не более 2, марганец не более 2, хром 10,5 - 19, сера не более 0,55, кальций не ниже 3210-4, кислород не ниже 7010-4, железо - остальное, причем соотношение между содержанием кальция и кислорода 0,2 - 0,6. Сталь подвергают, по меньшей мере, термообработке закладкой, для получения мартенситной структуры. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 9 табл.

Изобретение относится к нержавеющей мартенситной стали с улучшенной обрабатываемостью.

Нержавеющими сталями называют сплавы железа, содержащее по меньшей мере 10,5% хрома. В состав стали входят другие элементы, модифицирующие структуры и свойства сплава. Различают четыре основные структуры: мартенситные стали, ферритные стали, аустенитные стали, аустенитно-ферритные стали. Мартенситные стали содержат обычно от 12 до 18% хрома, а содержание углерода может достигать приблизительно 1% Многочисленные элементы сплава, такие как Ni, Mo, Si, Ti, V, Nb допускают широкий диапазон свойств и позволяют применять их по различному назначению в механических конструкциях для изготовления инструментов, ножей, изделий, оксидированных при высокой температуре. Их оригинальность заключается в сочетании хорошего сопротивления коррозии, зависящим в основном от хрома, с повышенными механическими характеристиками, присущими мартенситной структуре. Существует широкий диапазон мартенситных нержавеющих сталей, составов их и весьма разнообразных особенностей применения. Среди наиболее обычных марок можно назвать: марки с хромом-углеродом без никеля. Исследуемыми характеристиками являются твердость, сопротивление коррозии, шлифовка; марки с 16% хрома плюс никель. Присутствие хрома придает им хорошее сопротивление коррозии, никель (от 2 до 4%) позволяет получать мартенситную структуру после закалки; марки со структурным упрочнением, имеющие высокое сопротивление коррозии при высоких механических характеристиках; улучшенные с содержанием хрома 12% (добавление таких элементов как ванадий, молибден, вольфрам, кремний, ниобий, титан). Целью является повышение одного или нескольких свойств материала, например прочности при высоких температурах, текучести, коэффициента удельного сопротивления удару, сопротивление коррозии и т.д. Для всех этих марок структуры конечного продукта и его механические характеристики сильно зависят от термической обработки. В качестве обычной термообработки применяют закалку, отпуск и смягчающий отжиг. Закалка имеет целью придать стали мартенситную структуру и высокую твердость. Отпуск позволяет повысить ковкость, которая после закалки является невысокой, а смягчающий отжиг позволяет получать металл, который можно подвергать усложненным операциям применения, таким, как некоторые способы механической обработки или штамповки. Обработка стали осуществляется в зависимости от состава (точнее от температуры отпуска, от времени, от типа охлаждения и т.д.). Мартенситные нержавеющие стали являются труднообрабатываемыми. Это объясняется следующим. Высокая твердость вызывает механический износ инструментов, подвергающихся значительным режущим нагрузкам, выходящим за предел сопротивления разрыву. С другой стороны, повышенные силы трения, в сочетании со средней удельной теплопроводностью, могут вызывать повышенные температуры на поверхности контакта инструмент/материал, следствием чего является термическая усталость и износ в результате диффузии. Вместе с тем область фракционирования стружек очень часто невелика. Наконец, присутствие таких твердых окисей, как окись алюминия или хромистый железняк, представляет фактор, усугубляющий износ режущего инструмента. Износы инструментов имеют, следовательно, различные первопричины для мартенситных сталей (повышенная твердость, значительные трения) по сравнению с аустенитными сталями (холодная ковка, низкая удельная теплопроводность, плохое фракционирование стружек). Было использовано много способов для улучшения обрабатываемости, но все они имеют недостатки. Присоединение серы, которая может образовывать с марганцем сернистые соединения, иногда замещенные хромом, ухудшает сопротивление коррозии, способность к деформации в горячем и холодном состоянии, свариваемость, а также механические характеристики в поперечном направлении. Присоединение селена служит дополнением к сере, он приводит к сфероидизации сульфидов и улучшает тем самым механические характеристики в поперечном направлении. Кроме своей стоимости этот элемент является высокотоксичным. Введение теллура позволяет также сфероидизировать сульфиды и приводит, таким образом, к уменьшению анизотропии стали, в частности анизотропии ее механических свойств. Разумеется, он улучшает также обрабатываемость, но имеет недостаток, заключающийся в снижении способности к превращению в горячем состоянии. По этой причине его применение ограничено. Присоединение свинца, который нерастворим в стали, осуществляется в форме шаровидных включений, но этот элемент имеет тот недостаток, что он является токсичным и ухудшает ковкость. Из патента Франции А-2 648 477 известна ресульфированная аустенитная сталь с улучшенной обрабатываемостью, содержащая в своем весовом составе такое количество кальция и кислорода, которое улучшает обрабатываемость. Итак, хорошо известно, что аустенитные нержавеющие стали трудны для обработки, большей частью по причине их слабой теплопроводности, вследствие чего имеют плохой отвод тепла на острие режущего инструмента и быстрый износ инструмента и его быструю нагартовку, вызывающую местами зоны повышенной твердости. Во время механической обработки стали вследствие повышенных температур резки, эти включения играют роль смазочного материала на поверхности контакта стали с обрабатывающим режущим инструментом, приводя, таким образом, к снижению износа режущих инструментов и к лучшему внешнему виду поверхности обрабатываемых деталей. Кроме того, в области механической обработки аустенитные стали не требуют значительной термообработки, способной изменять физико-химическое состояние стали и включений. Мартенситные стали способны к закалке и, что касается характеристик, они могут иметь высокую твердость. Поэтому проблема трудности механической обработки решена неполностью. Изобретение имеет целью снижение трудностей, встречаемых при механической обработке мартенситовых сталей, при сохранении их свойств деформируемости или ковкости в горячем и холодном состоянии, их механических характеристик и их особенностей при термических обработках. Согласно изобретению мартенситная сталь, имеющая высокую обрабатываемость, отличается следующим составом (в вес.): углерод ниже 1,2% кремний ниже или равен 2% марганец ниже или равен 2% хром от 10,5 до 19% сера ниже или равна 0,55%
кальций выше 32,10-4%
кислород выше 70,10-4,
причем соотношение содержания кальция и кислорода Ca/O составляет от 0,2 до 0,6, вышеназванную сталь подвергают, по меньшей мере, термообработке путем закалки, для получения мартенситной структуры. Согласно дополнительным признакам изобретения:
сталь включает серу в количестве, ниже или равном 0,035%
сталь включает серу в количестве от 0,15 до 0,45% вышеназванная сталь ресульфированная;
сталь включает, кроме того, никель в количестве, ниже или равном 6%
сталь включает, кроме того, молибден в количестве, ниже или равном 3%
в состав стали включены, кроме того, элементы из группы вольфрам, кобальт, ниобий, титан, тантал, цирконий, ванадий, молибден в следующих весовых количествах: вольфрам макс. 4% кобальт макс. 4,5%
ниобий макс. 1% титан макс. 1% тантал макс. 1% цирконий макс. - 1% ванадий макс. 1% молибден макс. 3% кроме того, сталь включает никель в количестве от 2 до 6% и медь в количестве от 1% до 5% и содержит включения силикоалюмината извести типа анортида и/или псевдоволластонита и/или геленита. На фиг. 1 представлена тройная диаграмма SiO
2
CaO - Al2O3 составов окисей, вводимых в сталь согласно изобретению. На фиг. 2 показаны кривые, характеризующие износ инструмента для различных примеров. Мартенситные стали имеют совершенно различные составы и особенно структуру по сравнению, например, с аустенитными сталями. Поведение мартенситных сталей при механической обработке связано со специальными проблемами. Модификация состава мартенситных сталей не позволяет надежно сохранять их свойства или еще улучшать их. Мартенситные стали способы к закалке и, что касается характеристик, они могут иметь высокую твердость. Эти стали, с точки зрения металлургии, сильно отличаются от аустенитных сталей. С одной стороны, они могут подвергаться закалке, и кристаллическую структуру, полученную в холодном состоянии в этих сталях, нельзя сравнивать с аустенитной структурой. С другой стороны, обработка мартенситных сталей отличается в большинстве проблем от обработки аустенитных сталей. В частности, за счет разной термообработки первых, металл получает свойства, определяющие его применение. Закалка (быстрое охлаждение с высокой температуры ниже температуры M
s
начала превращения мартенсита, которое зависит от состава стали) позволяет получать, исходя из аустенитной структуры в горячем состоянии мартенситную структуру. Она обычно следует за отпуском (выдержка при промежуточной температуре, в зависимости от стали), которая позволяет повышать невысокую после закалки ковкость. Некоторые марки мартеновских сталей подвергаются смягчающей обработке. Эту обработку применяют, когда металл должен подвергаться усложненным операциям применения, таким как некоторые способы механической обработки или штамповки. В этом случае мартенситная структура металла изменяется на ферритную с включениями карбида хрома. Однако мартенситную структуру и ее механические характеристики можно снова обнаружить после соответствующей термообработки. Наконец, химический состав мартенситных сталей очень отличается от химического состава аустенитных сталей, что впрочем объясняется частично необходимостью иметь достаточно высокую температуру начала превращения мартенсита M
s
. Они содержат небольшое количество никеля (менее 6%), имеют низкое содержание хрома для нержавеющих сталей (от 11 до 19% хрома). Согласно изобретению мартенситная сталь имеет следующий весовой состав: углерод не более 1,2% кремний макс. 2% марганец макс. 2% хром от 10,5 до 19% сера макс. 0,4% кальций не менее 32,10-4% кислород - не менее 70,10-4% причем, соотношение содержания кальция и кислорода Ca/O составляет от 0,2 до 0,6; вышеназванную сталь подвергают,по меньшей мере, закалке для получения мартенситной структуры. Неожиданным образом выяснилось, что при вводе ковких окисей в мартенситную структуру выбранные окиси, т.е. силикоалюминаты извести типа анортида и/или псевдоволластонита и/или геленита, представленные на тройной диаграмме фиг. 1, сохраняют основные свойства в мартенситной стали после термообработки, которой подвергают вышеназванную сталь, без ухудшения механических свойств с заметным улучшением свойств обрабатываемости. Однако включение ковких окисей оказывает благоприятное действие на обрабатываемость только по той причине, что здесь используется матричная структура. Заявитель, к своему удивлению, установил, что матричная структура тоже является различной, как структура мартенситных сталей, эти окиси тоже оказывают благоприятное действие на обрабатываемость. Кроме того, не было очевидным, что из-за различий в обработке заявитель может получить такие же включения в стали. Заявитель неожиданно констатировал, в частности, что термообработка ничего не изменяет в природе включений. Не происходит или, по меньшей мере, нет значительной модификации аналитического состава включений, в том числе, диффузии в твердом состоянии, и это во время термообработки, которой подвергают мартенситную сталь. Кроме того, проблема механической обработки мартенситных сталей сильно отличается от проблем, имеющихся в аустенитных сталях. В противоположность этим последним, они не подлежат холодной деформации, а их электрическая проводимость достаточно высока. Зато главной проблемой мартенситных сталей для механической обработки является твердость. Трудно было предположить, что идентичные включения могут оказывать благоприятное действие, тогда как проблемы механической обработки имеют, напротив, другие причины. Оказывается, что при механической обработке мартенситных сталей ковкие окиси при температурах механической обработки этих сталей достаточно нагреваются для образования смазочной пленки, постоянно регенерируемой включениями окисей, присутствующих в металле. Эта смазочная пленка позволяет уменьшить трение в инструменте. Таким образом, действие большой нагрузки, вызванной большой твердостью материала, сокращается. Были испытаны два виде мартенситных сталей, одна содержала в своем составе серу в количестве от 0,15 до 0,45% другая имела в составе серу в количестве ниже 0,035%
Было отмечено, что присутствие ковких окисей в стали не изменяет сопротивления коррозии, в том числе точечной или кавернозной, также для состава с низким содержанием серы, как в ресульфированном составе. Обычно выигрыш, полученный в механической обработке, ни в коем случае не ухудшает такие характеристики, как ковкость или способность к деформации в горячем или в холодном состоянии. Было также отмечено, что введенные окиси сохраняют свои свойства, независимо от проведенной термообработки. Согласно изобретению введение ковких окисей, проведенное без учета количества углерода с присоединенным азотом, которое уменьшается, имеет тенденцию, как доказано, к снижению механических характеристик. Изобретение относится также к мартенситной стали, в состав которой введено от 2 до 6% никеля и от 1 до 5% меди или менее 3% молибдена. Никель необходим в сталях, содержащих более 16% хрома, чтобы получить после закалки мартенситную структуру. В марках со структурным твердением никель кроме своей вышеназванной роли (уменьшение количества дельтаферрита) должен образовывать с медью фазу "Nl3Cu", которая повышает твердость металла. Твердение здесь получают, в основном, за счет углерода, содержание которого остается сравнительно низким. Медь в комбинации с металлом позволяет получать структурное твердение и, следовательно, повышать механические характеристики. Молибден улучшает сопротивление коррозии и оказывает благоприятное действие на твердость после отпуска стали и улучшает также упругую деформацию. Мартенситная сталь согласно изобретению может содержать также стабилизирующие элементы из группы вольфрам, кобальт, ниобий, титан, тантал, цирконий в следующих весовых количествах: вольфрам макс. 4% кобальт макс. - 4,5% ниобий макс. 1% титан макс. 1% тантал макс. 1% цирконий макс. - 1%
В примере применения мартенситной стали A по изобретению состав стали следующий (см. табл. 1), в которую введен: Ca 3010-4% O 12910-4%
Соотношение содержания кальция и кислорода равно 0,22. В этом примере сталь A содержит в качестве остатка менее 0,5% никеля и менее 0,2% меди. Эту сталь сравнивали с двумя сталями ссылки, которые имеют следующие составы (см. табл. 2). Трис стали подвергают испытаниям на обрабатываемость резанием. Обработку резанием осуществляют с помощью точильных дисков из цельного карбида, испытание обозначают Vb 30/0,3, оно заключается в определении скорости, для которой износ оболочки составляет 0,3 мм после 30 мин механической обработки и также с дисками из карбидного покрытия, испытание обозначают Vb 15/0,15, оно заключается в определении скорости, для которой износ оболочки составляет 0,15 мм после 15 мин механической обработки. Из табл. 3 видно, что механические свойства нисколько не ухудшаются при введении включений ковких окисей для двух термообработок смягчением, т.е. включающих закалку в масле при 950oC, выдерживание в течение четырех часов при 820oC, медленное охлаждение до 650oC, затем охлаждение на воздухе и "обработку", т.е. закалку при 950oC, отпуск при 640oC и охлаждение на воздухе. Опыты показали, что так называемые "обработанные" стали обрабатываются лучше, чем смягченные стали. В другом примере применения дана мартенситная сталь, которая имеет один следующий весовой состав (см. табл. 4). В этом примере сталь B содержит в качестве остатка менее 0,5% никеля и менее 0,2% меди. Эту сталь сравнивали со стандартной сталью ссылки, не содержащей в своем составе ковких окисей, и ее состав следующий (см. табл. 5). В табл. 6 отмечают, что механические характеристики, сравниваемые между сталью ссылки 3 и сталью B по изобретению, не показывают значительных различий, как в случае смягченного состояния стали, так и обработанной стали. Табл. 7 представляет характерные величины опытов механической обработки и показывает, что стали, обработанные по изобретению, дают выигрыш в обрабатываемости от 25 до 30%
В третьем примере применения две мартенситные стали C и D по изобретению имеют следующие составы (см. табл. 8). Стали C и D сравнивали со сталями ссылки, не содержащими ковких окисей, их весовые составы следующие (см. табл. 9). Эти стали содержат в своем составе медь и никель и относятся к сплавам со структурным твердением. Обычно встречаются три металлургических состояния, соответствующие различной термообработке:
состояние закалки; закалка в масле при 1050oC, затем отпуск при 250oC. Rm 1000 MPa
состояние старения, в котором металл имеет свою максимальную твердость: закалка при 1050oC, затем отпуск при 450oC. Rm 1400 MPa,
состояние смягчения: закалка при 1050oC, отпуск при 760oC в течение 4 часов, второй отпуск при 620oC. Rm 900 MPa. Особенность этого типа марок заключается в том, что они не изменяют своих размеров при термообработке. Следовательно, их можно подвергать механической обработке, затем старению. Сталь D согласно изобретению подвергали механической обработке в закаленном состоянии, т.е. ее подвергали закалке при 1050oC в масле. Как показано на кривых фиг. 2, присутствие ковких окисей значительно повысило обрабатываемость, что характеризуется уменьшением износа инструмента. В самом деле, этот износ составляет от 0,15 мм после 15 мин механической обработки со скоростью 190 м/мин, с подачей 0,16 мм/оборот, с глубиной резания 1,5 мм для стали согласно источнику 4 до износа 0,125 мм для стали D. Сталь D по изобретению позволяет получать в смягченном состоянии скорость резки 240 м/мин, тогда как сталь согласно источнику 5 позволила получать скорость резания 210 м/мин. Отмеченный выигрыш составляет 20%
С этими различными примерами применения было обнаружено, что мартенситные стали, содержащие в своем составе ковкие окиси, имеют улучшенную обрабатываемость, окиси не ухудшают других вышеназванных характеристик сталей.


Формула изобретения

1. Мартенситная нержавеющая сталь улучшенной обрабатываемости, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, кальций, кислород, железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас. Углерод Ниже 1,2
Кремний Не более 2
Марганец Не более 2
Хром 10,5 19
Сера Не более 0,55
Кальций Не ниже 3210-4
Кислород Не ниже 7010-4
Железо Остальное
причем соотношение между содержанием кальция и кислорода 0,2 0,6. 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит серу не более 0,035. 3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит серу 0,15 0,45. 4. Сталь по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель не более 6. 5. Сталь по любому из пп. 1 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден не более 3. 6. Сталь по любому из пп. 1 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит элементы, выбираемые из группы: вольфрам не более 4, кобальт не более 4,5, ниобий не более 1, титан не более 1, тантал не более 1, цирконий не более 1, ванадий не более 1, молибден не более 3. 7. Сталь по пп. 1 и 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель 2 6, медь 1 5. 8. Сталь по любому из пп. 1 7, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит включения силикоалюмината извести типа анортита, и/или псевдоволластонита, и/или геленита.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

PD4A - Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:
ЮЖИТЕК (FR)

Адрес для переписки:
103735, Москва, ул. Ильинка, 5/2, ООО "Союзпатент"

Извещение опубликовано: 10.06.2007        БИ: 16/2007


findpatent.ru

Мартенситная нержавеющая сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Мартенситная нержавеющая сталь

Cтраница 2

В атмосферных условиях и в условиях повышения влажности ненагруженные детали из мартенситных нержавеющих сталей не подвергаются заметной коррозии. База испытаний составляла 30 суточных циклов) с периодическим смачиванием 3 % - ным раствором NaCI показали, что эти стали подвержены точечной коррозии. Общим между исследованием выносливости сталей при повышенных температурах и периодическом их смачивании коррозионной средой, определением коррозионной стойкости без приложения к образцам внешних нагрузок при повышенных температурах и периодическом смачивании является то, что в обоих случаях металл поверхностных слоев образцов подвержен усталости вследствие резко циклического изменения температуры с большим градиентом. Определение коррозионной стойкости сталей при периодическом смачивании коррозионной средой может дать качественную картину влияния химического состава и структуры стали на ее коррозионно-ме-ханическую стойкость при повышенных температурах.  [16]

При этом не проводится закалка от высокой температуры, необходимая в случае мартенситных нержавеющих сталей.  [17]

Характер распространения остаточных напряжений по глубине наклепанного слоя качественно одинаковый для всех исследуемых мартенситных нержавеющих сталей. Максимальные остаточные сжимающие напряжения имеют место не на поверхности, а на некоторой глубине, сжимающие напряжения плавно уменьшаются при переходе в глубь образца и на глубине 100 - 150 мкм, в зависимости от режимов обкатки, меняют знак.  [18]

В заключение необходимо отметить, что инверсия масштабного фактора при коррозионной усталости характерна для углеродистых, низко-и среднелегированных мартенситных нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов. Наиболее заметна она при изменении диаметра образца до 50 - 60 мм ( рис. 69) и проявляется при большой базе испытаний, когда коррозионно-усталостное разрушение контролируется электрохимическим фактором. У нержавеющих сталей, склонных к щелевой коррозии, с увеличением диаметра образцов предел выносливости снижается и при испытании и в воздухе, и в коррозионной среде.  [19]

Стали с полным фазовым превращением а у, при охлаждении на воздухе с температуры несколько выше Ас3 дающие структуру мартенсита, - мартенситные нержавеющие стали с повышенным содержанием углерода.  [20]

Результативным методом является оптимальная термообработка. Для мартенситных нержавеющих сталей наиболее приемлемым является отпуск их в интервале температур 570 - 600 С; в ряде случаев целесообразен повторный отпуск при 500 С. Из углеродистых и низколегированных сталей наибольшей стойкостью к коррозии под напряжением обладают материалы с сорбитной и перлит-ферритной структурой, наименьшей - с мартенситной.  [21]

На рис. 37, где представлены результаты, полученные Фелпсом [37], показано и коррозионное поведение высокопрочной 12 % - ной хромистой стали. Этот сплав является типичным представителем обсуждаемых здесь мартенситных нержавеющих сталей. Каждая точка па рис. 37 показывает среднее время до разрушения, определенное для 5 образцов или более. Подавляющее число разрушений наблюдалось для образцов с пределом текучести более 1260 МПа, а в области 1030 - 1260 МПа разрушения были немногочисленны.  [22]

Мартенсит образуется при сдвиговом типе фазового превращения при быстром охлаждении стали ( закалка) из аустенитной области фазовой диаграммы. Эта структура определяет твердость закаленных углеродистых сталей и твердость мартенситных нержавеющих сталей. У нержавеющих сталей этого класса решетка объемноцентрированная кубическая и сплавы магнитны.  [23]

Так же как в мартенситных сталях, предел текучести малоуглеродистых сталей переходного класса после ог-пуска при 300 - 500 С значительно растет. При отпуске некоторых сталей наблюдается вторичное твердение, сопровождающееся иногда существенным изменением механических и коррозионных свойств однако характер этих изменений такой же, как у мартенситных нержавеющих сталей.  [24]

Ферритные и мартенситпые нержавеющие стали обладают высокой коррозионной стойкостью при определенных условиях. В статических условиях эти стали быстро корродируют и на их поверхности образуется толстый слой окислов - продуктов коррозии. Ферритные и мартенситные нержавеющие стали хорошо сопротивляются окислению при высокой температуре и поэтому часто применяются там, где требуется стойкость против действия горячих газов. Интересно отметить, что коррозионная стойкость этих сталей в воде слегка повышается в интервале температур от 260 до 360 С; очевидно, в этих условиях электрохимическая коррозия превращается в химическую газовую коррозию.  [25]

Наилучшей коррозионной стойкостью в воде обладают аустенитные нержавеющие стали, сплавы на основе кобальта, цирконий и гафний. Приемлемые характеристики имеют ферритные и мартенситные нержавеющие стали и сплавы на никелевой или медной основе. Наименее стойкими оказываются углеродистые и низколегированные стали и сплавы на алюминиевой основе.  [26]

Вспучивание ферритных нержавеющих сталей наблюдалось, когда они были катодно защищены в морской воде. Вероятно, это происходило вследствие того, что были применены защитные плотности тока выше минимальной величины, необходимой для полной защиты. Если при контакте активных металлов с мартенситными нержавеющими сталями образуются гальванические пары, то нержавеющая сталь ( катод) может разрушиться вследствие выделения на ней водорода.  [27]

Мартенсит образуется при фазовом превращении сдвигового типа, происходящем при быстром охлаждении стали ( закалке) из аустенитной области фазовой диаграммы, для которой характерна гранецентрированная кубическая структура. Мартенсит определяет твердость закаленных углеродистых сталей и мартенситных нержавеющих сталей. Нержавеющие стали этого класса имеют объемно-центрированную кубическую структуру; они магнитны. Типичное применение - инструменты ( в том числе и режущие), лопатки паровых турбин.  [28]

Создание гальванической пары из мартенситной нержавеющей стали и электроотрицательного металла также может приводить к разрушениям в результате выделения водорода на катодной поверхности стали. Как указывалось в разд. Эти винты самопроизвольно растрескивались вскоре после того, как их приводили в контакт с алюминием в условиях прибрежной атмосферы. Аналогичным образом вели себя винты из упрочненной мартенситной нержавеющей стали, находившиеся в контакте со стальным корпусом корабля: они разрушались вскоре после начала эксплуатации.  [29]

Для исправления сильно перегретой стали иногда производят нормализацию при темп-ре на 100 - 150 выше Ас. Нормализацию малоуглеродистой и средне-углеродистой нелегированной и малолегированной конструкционной стали проводят также для улучшения механич. Среднелегированная и высоколегированная конструкционная стали, а также мартенситная нержавеющая сталь, нагретые выше критич. Многие высоколегированные конструкционные и все мартенситные нержавеющие стали при нормализации подвергаются полной закалке.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Мартенситная нержавеющая сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Мартенситная нержавеющая сталь

Cтраница 1

Мартенситные нержавеющие стали имеют наилучшую коррозионную стойкость после закалки из аустенитной области. В этом состоянии они обладают высокой твердостью и хрупкостью.  [1]

Мартенситные нержавеющие стали испытываются в кипящем растворе Са ( No3) 2 111, в h3S Ch4COOH [2] применительно к аппаратуре нефтеперерабатывающего оборудования. Однако работ по испытаниям мартен-ситных нержавеющих сталей на склонность к коррозионному растрескиванию крайне мало.  [2]

Мартенситные нержавеющие стали, как правило, используют либо в смягченном состоянии ( отпуск при температуре 650 С или выше), либо в полностью упрочненном состоянии ( отпуск при 250 С или ниже), так что существенного снижения коррозионной стойкости, связанного с выделением карбида, не происходит. Однако пайка твердым припоем лезвий ножей может привести к выделению карбида и питтинговой коррозии лезвия ножа вблизи рукоятки. Чтобы избежать этого, при пайке следует принять еобходимые меры.  [4]

Мартенситные нержавеющие стали менее склонны к водородному растрескиванию ( но не вполне устойчивы), если они содержат некоторое количество никеля, что наблюдается также у дис-персионнотвердеющих нержавеющих сталей. До сих пор не найдены легирующие добавки, которые были бы полезны с этой точки зрения. Термическая обработка - отжиг, понижающая твердость, желательна.  [6]

Коррозионная стойкость мартенситных нержавеющих сталей слегка увеличивается при повышении температуры свыше 260 - 360 С, очевидно, вследствие изменения при этом механизма коррозии.  [7]

В случае мартенситных нержавеющих сталей ни быстрое течение воды, ни катодная защита не являются эффективными средствами поддержания пассивности. То же относится и к ферритным сталям. При использовании катодной защиты как мартенситные, так и ферритные стали склонны к водородному разрушению. Поэтому обычно используют только аустенитные нержавеющие стали.  [8]

Создание гальванической пары из мартенситной нержавеющей стали и электроотрицательного металла также может приводить к разрушениям в результате выделения водорода на катодной поверхности стали. Как указывалось в разд. Эти винты самопроизвольно растрескивались вскоре после того, как их приводили в контакт с алюминием в условиях прибрежной атмосферы. Аналогичным образом вели себя винты из упрочненной мартенситной нержавеющей стали, находившиеся в контакте со стальным корпусом корабля: они разрушались вскоре после начала эксплуатации.  [9]

Лопасти воздушного компрессора из мартенситной нержавеющей стали [59 ] разрушались вдоль передней кромки, где были велики остаточные напряжения и конденсировалась влага. Приведенные данные получили разнообразные объяснения, однако они убедительно доказывают, что сталь в указанных случаях разрушается в результате или водородного растрескивания, или КРН. При наличии в стали высоких напряжений, она может растрескиваться в воде без внедрения водорода, который образуется при взаимодействии воды с металлом.  [10]

К коррозии под напряжением наиболее склонны мартенситные нержавеющие стали, обладающие высокой прочностью, а также ( в нек-рых средах) аустенитные нержавеющие стали, хотя они и обладают высокой пластичностью. Легирование титаном или ниобием не устраняет склонности к коррозии под напряжением аустенитных сталей. Коррозия под напряжением нержавеющих сталей связана с образованием надрезов вследствие из-бират. При этом возникает большая разница в скоростях растворения осн. При этом прочность металла становится ниже приложенного напряжения, в связи с чем происходит спонтанное развитие трещины и разрушение детали. Чувствительность нержавеющих сталей к коррозии под напряжением определяется в кипящем 42 % - ном растворе хлористого магния, в к-ром разрушение мн. Установлено, что коррозия под напряжением аустенитных нержавеющих сталей сильно зависит от содержания никеля. Наивысшая чувствительность к коррозии под напряжением проявляется при содержании в стали никеля 9 - 14 %, при дальнейшем повышении никеля чувствительность к коррозии под напряжением снижается и при содержании никеля более 40 % сталь становится несклонной к коррозии под напряжением. Уменьшение содержания никеля ( менее 9 - 14 %) тоже приводит к резкому увеличению сопротивления коррозионному растрескиванию, что следует связать с образованием двухфазных аустенито-ферритных сталей, отличающихся высоким сопротивлением коррозии под напряжением. Особенно стимулируют коррозию под напряжением активаторы ( хлор-ионы и др.), присутствующие в растворе.  [12]

К коррозии под напряжением наиболее склонны мартенситные нержавеющие стали, обладающие высокой прочностью, а также ( в нек-рых средах) аустенитные нержавеющие стали, хотя они и обладают высокой пластичностью. Легирование титаном или ниобием не устраняет склонности к коррозии под напряжением аустенитных сталей. Коррозия под напряжением нержавеющих сталей связана с образованием надрезов вследствие из-бират. При этом возникает большая разница в скоростях растворения осн. При этом прочность металла становится ниже приложенного напряжения, в связи с чем происходит спонтанное развитие трещины и разрушение детали. Чувствительность нержавеющих сталей к коррозии под напряжением определяется в кипящем 42 % - ном растворе хлористого магния, в к-ром разрушение мп. Установлено, что коррозия под напряжением аустенитных нержавеющих сталей сильно зависит от содержания никеля. Наивысшая чувствительность к коррозии под напряжением проявляется при содержании в стали никеля 9 - 14 %, при дальнейшем повышении никеля чувствительность к коррозии под напряжением снижается и при содержании никеля более 40 % сталь становится несклонной к коррозии под напряжением. Уменьшение содержания никеля ( менее 9 - 14 %) тоже приводит к резкому увеличению сопротивления коррозионному растрескиванию, что следует связать с образованием двухфазных аустенито-ферритных сталей, отличающихся высоким сопротивлением коррозии под напряжением. Особенно стимулируют коррозию под напряжением активаторы ( хлор-ионы и др.), присутствующие в растворе.  [14]

Наряду с этим имеются данные4, что коррозионная стойкость аустенитных и мартенситных нержавеющих сталей в результате азотирования уменьшается в заметной степени в таких средах, как раствор NaCl. Однако в том же исследовании отмечается, что во многих средах, как, например, в атмосфере сероводорода, а также в сульфидах стойкость азотированного слоя нержавеющей стали выше, чем до азотирования.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Мартенситная нержавеющая сталь - Энциклопедия по машиностроению XXL

Мартенситные нержавеющие стали имеют наилучшую коррозионную стойкость после закалки из аустенитной области. В этом состоянии они обладают высокой твердостью и хрупкостью. Пластичность повышается при отжиге  [c.301]

После обработки сплавы, бывшие до того стойкими, становятся чувствительными к водородному растрескиванию ферритные и мартенситные нержавеющие стали в результате холодной обработки также проявляют большую склонность к водородному растрескиванию. — Примеч, авт.  [c.302]


Мартенситные нержавеющие и дисперсионно-твердеющие стали, термообработанные с целью получения предела текучести- олее 1,24 МПа, самопроизвольно растрескиваются в атмосфере, солевом тумане или при погружении в водные среды, даже если они не находятся в контакте с другими металлами [55—58]. Лопасти воздушного компрессора из мартенситной нержавеющей стали [59 ] разрушались вдоль передней кромки, где были велики остаточные напряжения и конденсировалась влага. Для сверхпрочных мартенситных нержавеющих сталей с 12 % Сг, которые находились в морской атмосфере под напряжением, составляющим 75 % от предела текучести, срок службы не превышал 10 дней [60]. Приведенные данные получили разнообразные объяснения, однако они убедительно доказывают, что сталь в указанных случаях разрушается в результате или водородного растрескивания, или КРН. При наличии в стали высоких напряжений, она может растрескиваться в воде без внедрения водорода, который образуется при взаимодействии воды с металлом. По-видимому, в этом случае вода непосредственно адсорбируется на поверхности и уменьшает прочность металлических связей в степени, достаточной для зарождения трещин (адсорбционное растрескивание под напряжением).  [c.320]

Межкристаллитная коррозия (МКК) определяется как коррозия по границам зерен или как избирательная коррозия фаз, выделяющихся по границам зерен. Испытания на МКК являются контрольными для аустенитных, аустенито-ферритных и аустенито-мартенситных нержавеющих сталей и должны проводиться в соответствии с ГОСТ 6032—75. Испытания проводят на образцах в растворах медного купороса и серной кислоты с добавлением медной стружки или цинковой пыли сернокислого железа и серной кислоты, азотной кислоты, серной кислоты. После кипячения в течение регламентированного времени от 7 до 48 ч производят загиб образцов для определения сетки трещин, являющейся браковочным признаком. Определение глубины проникновения МКК в спорных случаях проводят на поперечном шлифе с помощью микроскопа.  [c.53]

Мартенситные хромистые нержавеющие стали. Мартенситные нержавеющие стали склонны к коррозионному растрескиванию в морских атмосферах. Степень этой склонности зависит от состава сплава п/или от термообработки, используемой для достижения высокой прочности материала. Очень подверженны коррозионному растрескиванию мартенситные стали, отпущенные при температурах от 340 до 540 °С.  [c.75]

В заключение необходимо отметить, что инверсия масштабного фактора при коррозионной усталости характерна для углеродистых, низко-и среднелегированных мартенситных нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов. Наиболее заметна она при изменении диаметра образца до 50—60 мм (рис. 69) и проявляется при большой базе испытаний, когда коррозионно-усталостное разрушение контролируется электрохимическим фактором. У нержавеющих сталей, склонных к щелевой коррозии, с увеличением диаметра образцов предел выносливости снижается и при испытании и в воздухе, и в коррозионной среде.  [c.136]

Характер распространения остаточных напряжений по глубине наклепанного слоя качественно одинаковый для всех исследуемых мартенситных нержавеющих сталей. Максимальные остаточные сжимающие напряжения имеют место не на поверхности, а на некоторой глубине, сжимающие напряжения плавно уменьшаются при переходе в глубь образца и на глубине 100—150 мкм, в зависимости от режимов обкатки, меняют знак.  [c.159]

Результаты испытаний образцов различных материалов на коррозию-в чистой воде при температуре около 250° С позволили следующим образом классифицировать материалы с точки зрения их коррозионной устойчивости. Наилучшей коррозионной стойкостью в воде обладают аустенитные нержавеющие стали, сплавы на основе кобальта, цирконий и гафний. Приемлемые характеристики имеют ферритные и мартенситные нержавеющие стали и сплавы на никелевой или медной основе. Наименее стойкими оказываются углеродистые и низколегированные стали и сплавы на алюминиевой основе.  [c.285]

Аустенитно-мартенситные нержавеющие стали получили применение главным образом как высокопрочные. Аустенитно-мартенситные диспер-сионно-твердеющие стали обладают существенно более высокими свойствами, чем чисто аустенит-ные, и применение их предпочтительно, если нет дополнительных требований к магнитным свойствам, так как аустенитные стали немагнитны (табл. 8.24, 8.25 ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 5949-75).  [c.326]

АУСТЕНИТО-МАРТЕНСИТНЫЕ НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ)  [c.243]

Даны предельные содержания элементов для углеродистых и низколегированных сталей, а также для мартенситных нержавеющих сталей.  [c.292]

Коррозионная стойкость мартенситных нержавеющих сталей слегка увеличивается при повыщении температуры свыше 260—360° С, очевидно, вследствие изменения при этом механизма коррозии.  [c.57]

На рис. -3.13 показано влияние pH раствора на время до разрушения и скорость коррозии в отсутствие наложенной поляризации от постороннего источника тока. На рис. 3.14, 3.15 показано влияние наложения катодной и анодной поляризации на время до разрушения мартенситной нержавеющей стал в растворах с различным pH. Из полученных в [359] данных следует, что катодная поляризация очень малыми плотностями тока (приблизительно до 0,1 мА/см ) увеличивает стойкость стали при pH 6,5  [c.129]

Феррито-мартенситные нержавеющие стали обрабатываются так же успешно, как и обычные малоуглеродистые стали. Значительно сложнее положение с аустенитными и особенно жаропрочными сложнолегированными сталями и сплавами на никелевой и кобальтовой основе. Это вызвано большой склонностью к наклепу и малой теплопроводностью последних. В процессе резания этих материалов возникают чрезвычайно высокие температура и нагрузка, способствующие усиленному адгезионному и диффузионному износу.  [c.168]

Мартенситная нержавеющая сталь Р. V. Р. 0. 13 /оСг. 0.20/оС Поковка Отпуск  [c.528]

УСКОРЕННЫЙ МЕТОД ИСПЫТАНИЯ МАРТЕНСИТНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ НА СКЛОННОСТЬ К КОРРОЗИИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ  [c.116]

Стали с полным фазовым превращением ау, при охлаждении на воздухе с температуры несколько выше Лсд дающие структуру мартенсита, — мартенситные нержавеющие стали с повышенным содержанием углерода.  [c.8]

Так же, как и в аустенитных сталях, элементом, вызывающим восприимчивость к межкристаллитной коррозии ферритных и мартенситных нержавеющих сталей и швов после быстрого охлаждения с высоких температур, является углерод. Однако в последнем случае отрицательное его влияние проявляется даже при содержании около 0,01%, что обусловлено более низким пределом растворимости углерода в феррите (0,002%) по сравнению с растворимостью его в аустените (0,02%).  [c.92]

Козловская В. И. и др. Повышение вязкости и пластичности мартенситной нержавеющей стали при —196° С путем использования эффекта обратного мартенситного превращения. — Металловедение и термическая обработка металлов , 1966, № 5, с. 23—25.  [c.189]

Мартенситные нержавеющие стали, как правило, используют либо в смягченном состоянии (отпуск при температуре 650° С или выше), либо в полностью упрочненном состоянии (отпуск при 250° с или ниже), так что существенного снижения коррозионной стойкости, связанного с выделением карбида, не происходит. Однако пайка твердым припоем лезвий ножей может привести к выделению карбида и питтинговой коррозии лезвия ножа вблизи рукоятки. Чтобы избежать этого, при пайке следует принять еобходимые меры.  [c.32]

Мартенситные. Мартенсит образуется при сдвиговом типе фазового превращения при быстром охлаждении стали (закалка) из аустеиитной области фазовой диаграммы. Эта структура определяет твердость закаленных углеродистых сталей и твердость мартенситных нержавеющих сталей. У нержавеющих сталей этого класса решетка объемноцентрированная кубическая и сплавы магнитны. Типичное применение — ножевые изделия, лопатки паровых турбин и режущие инструменты.  [c.244]

Вспучивание ферритных нержавеющих сталей наблюдалось, когда они были катодно защищены в морской воде. Вероятно, это происходило вследствие того, что были применены защитные плотности тока выше минимальной величины, необходимой для полной защиты. Если при контакте активных металлов с мартенситными нержавеющими сталями образуются гальванические пары, то нержавеющая сталь (катод) может разрушиться вследствие выделения на ней водорода. Такие разрушения наблюдались при лабораторных испытаниях [25]. Наблюдалось самопроизвольное растрескивание винтов из нержавеющей мартенситной стали вскоре после того, как они находились в контакте с алюминием в атмосфере морского побережья. Пропеллеры из упрочненной мартенситной нержавеющей стали, соприкасающиеся со стальным корпусом корабля, вскоре после пуска в эксплуатацию подверглись коррозионному растрескиванию. Сильно наклепанная аустенитная нержавеющая сталь 18-8 также может разрушаться в условиях, описанных для мартенситных сталей [26, 27]. В данном случае сульфиды ускоряют разрушение, и так как сплав при холодной обработке претерпевает фазовое превращение и образуется феррит, то наблюдаемый эффект может служить также примером водородного растрескивания.  [c.260]

Мартенситные стали получили название по аналогии с мар-тенситной фазой углеродистых сталей. Мартенсит образуется при фазовом превращении сдвигового типа, происходящем при быстром охлаждении стали (закалке) из аустенитной области фазовой диаграммы, для которой характерна гранецентрированная кубическая структура. Мартенсит определяет твердость закаленных углеродистых сталей и мартенситных нержавеющих сталей. Нержавеющие стали этого класса имеют объемно-центрированную кубическую структуру они магнитны. Типичное применение — инструменты (в том числе и рёжущие), лопатки паровых турбин.  [c.296]

Создание гальванической пары из мартенситной нержавеющей стали и электроотрица[тельного металла также может приводить к разрушениям в результате выделения водорода на катодной поверхности стали. Подобные явления наблюдали при лабораторных испытаниях [52]. Как указывалось в разд. 7.4, на практике отмечали случаи разрушения судовых винтов из мартенситной нержавеющей стали. Эти винты самопроизвольно растрескивались вскоре после того, как их приводили в контакт с алюминием в условиях прибрежной атмосферы. Аналогичным образом вели себя винты из упрочненной мартенситной нержавеющей стали, находившиеся в контакте со стальным корпусом корабля они разрушались вскоре после начала эксплуатации. Некоторые марки аустенитных нержавеющих сталей 18-8, подвергнутые  [c.319]

Эти кислоты можно получить в лаборатории, пропуская сероводород через воду, насыщенную SO . Для понимания механизма наблюдаемых разрушений следует учесть, что при протекании коррозионных процессов эти кислоты легко катодно восстанавливаются. В связи с этим политионовые кислоты действуют в качестве катодного деполяризатора, который способствует растворению металла по границам зерен, обедненным хромом. Еще одна форма влияния, возможно, заключается в том, что продукты их катодного восстановления (HjS или аналогичные соединения) стимулируют абсорбцию межузельного водорода сплавом, обедненным хромом. Под напряжением этот сплав, если он имеет ферритную структуру, подвергается водородной коррозии вдоль границ зерен. Аустенитный сплав в этих условиях устойчив. Показано, что наличие в морской воде более 2 мг/л серы в виде Na S либо продуктов катодного восстановления сульфитов SOg" или тиосульфатов SjO вызывает водородное растрескивание высокопрочных сталей с 0,77 % С, а та кже ферритных и мартенситных нержавеющих сталей 167]. Предполагают, что и политионовые кислоты оказывают аналогичное действие.  [c.323]

Исследование коррозио1шой стойкости-мартенситной нержавеющей стали с 13% Сг в С02-Н25 СГ средах методом рентгено-структурной спектроскопии за 281  [c.28]

Результативным методом является оптимальная термообработка. Для мартенситных нержавеющих сталей наиболее приемлемым является отпуск их в интервале температур 570-600 °С в ряде случаев целесообразен повторный отпуск при 500 С. Из углеродистых и низколегированных сталей наибольшей стойкостью к коррозии под напряжением обладают материалы о сорбигной и перлит-ферритной структурой, наименьшей - с мартенситной. Во многих случаях поверхностная закалка сталей повышает их коррозионно-механическую стойкость.  [c.129]

Основная трудность при сравнительном анализе поведения различных микроструктур связана с тем, что большинство исследователей не контролирует условия отпуска и не изучает влияние микроструктуры на характер растрескивания. Важность учета этих вопросов с очевидностью подтверждается наличием связи между охрупчиванием различных микроструктур в результате воздействия среды и отпуска. Такая связь была продемонстрирована для стали 4340 с микроструктурой, соответствующей состоянию закалки и отпуска [52], для французской бейнитной стали 20СПО10 [53], для мартенситных нержавеющих сталей [54], для ннкелъхромовых сталей [11, 41] и для стали Н -130 [12]. Показано, что такие объединенные эффекты могут иметь место при охрупчивании сталей в результате отпуска при 535 или 810 К. Объединенная восприим-  [c.62]

Часто утверждается (см. также рис. 8), что стойкость к растрескиванию во внешней среде возрастает с повышением температуры отпуска [9, 15, 23, 27]. При этом, конечно, предполагается, что доллсны быть исключены области температур, вызывающих охрупчивание в результате отпуска [7, 17, 52]. Предполагалось, что этот эффект может быть связан с изменением коэффициента диффузии водорода [15], с облегчением межкристаллитного растрескивания [9] или с растрескиванием смешанного типа [54]. Однако прямых подтверждений какого-либо из этих предположений по существу нет. Более того, следует поставить вопрос о том, насколько общей является взаимосвязь температуры отпуска и стойкости к растрескиванию, поскольку в случае хромистых мартенситных нержавеющих сталей подобной корреляции не обнаружено [54, 56].  [c.63]

В атмосферных условиях и в условиях повышения влажности ненагру-женные детали из мартенситных нержавеющих сталей не подвергаются заметной коррозии. Однако исследования коррозионной стойкости при повышенных температурах (образцы нагревали до 250 или 350°С, окунали в 3 %-ный раствор Na I и переносили во влажную камеру, где при 50°С выдерживали 22 ч. Затем цикл повторялся. База испытаний составляла 30 суточных циклов) с периодическим смачиванием 3 %-ным раствором Na I показали, что эти стали подвержены точечной коррозии. Общим иеж-ду исследованием выносливости сталей при повышенных температурах и периодическом их смачивании коррозионной средой, определением коррозионной стойкости без приложения к образцам внешних нагрузок при повышенных температурах и периодическом смачивании является то, что в обоих случаях металл поверхностных слоев образцов подвержен усталости вследствие резко циклического изменения температуры с большим градиентом. Определение коррозионной стойкости сталей при периодическом смачивании коррозионной средой может дать качественную картину влияния химического состава и структуры стали на ее коррозионно-механическую стойкость при повышенных температурах.  [c.109]

Уменьшение предела выносливости с увеличением длины образца подтверждено также автором и Я.Л.Побережным при испытании образцов диаметром 10 мм различной длины из мартенситной нержавеющей стали 13Х12Н2ВМФ (рис. 68). Показано, что поверхностно-активная среда усилила проявление масштабного эффекта.  [c.134]

Газовое контактное хромирование мартенситной нержавеющей стали 13Х12Н2ВМФ привело к образованию на поверхности образцов ферритной зоны толщиной около 0,1 мм и неравномерной карбидной зоны толщиной 0,005 мм. Вследствие увеличения концентрации хрома в слое при насыщении до такой, при которой а ->7 ->а-превращения отсутствуют, диффузионный слой состоит из о-таердого раствора хрома в железе и мелкодисперсных карбидов. Микротвердость толстой ферритной зоны равна 2300 МПа, основной структуры — 3500 МПа.  [c.176]

Диффузионное хромирование снизило предел выносливости образцов из мартенситной нержавеющей стали с 640 до 230 МПа несмотря на появление в поверхностных слоях остаточных сжимающих напряжений до 600 МПа. В данном случае не подтверждается распространенное мнение об остаточных сжимающих напряжениях как основной причине повышения выносливости. При симметричном циклическом нагружении изгибом остаточные напряжения сжатия, уменьшая растягивающие напряжения, увеличивают суммарные сжимающие напряжения, что у ряда металлов, особенно мягких, уменьшает амплитуду разрушающих циклических напряжений. Усталостные трещины зарождаются в данном случае, как правило, под диффузионным слоем и при дальнейшем увеличении числа циклов нагружении распространяются в глубь основного металла и в диффузионный слой. Хромирование в 1,5 раза увеличило условный предел выносливости стали 13Х12Н2ВМФ в 3 %-ном растворе Na I.  [c.176]

Ферритные и мартенситпые нержавеющие стали обладают высокой коррозионной стойкостью при определенных условиях. В статических условиях эти стали быстро корродируют и на их поверхности образуется толстый слой окислов — продуктов коррозии. Ферритные и мартенситные нержавеющие стали хорошо сопротивляются окислепию при высокой температуре и поэтому часто применяются там, где требуется стойкость против действия горячих газов. Интересно отметить, что коррозионная стойкость этих сталей в воде слегка повышается в интервале температур от 260 до 360° С очевидно, в этих условиях электрохимическая коррозия превращается в химическую газовую коррозию.  [c.60]

Наряду с этим имеются данные , что коррозионная стойкость аустенитных и мартенситных нержавеющих сталей в результате азотирования уменьщается в заметной степени в таких средах, как раствор Na l. Однако в том же исследовании отмечается, что во многих средах, как, например, в атмосфере сероводорода, а также в сульфидах стойкость азотированного слоя нержавеющей стали выше, чем до азотирования.  [c.118]

Одним из факторов, определяющих механизм разрушения напряженной стали (коррозионное растрескивание или статическая водородная усталость), является pH среды, окружающей стальное изделие или образец. Влияние pH 3%-ного раствора Na61 на разрушение напряженных путем изгиба (на 75% от предельной прочности) плоских образцов из мартенситной нержавеющей стали USS 12 MoV изучали X. Бат и Е. Фелпс [359]. Сталь (состав в % 0,26 С 0,56 Мп 0,026 Р 0,025 S 0,30 Si 0,75 Ni 12,36 r 0,29 V 1,02 Mo) была аустенизи-рована 15 мин при 1010°С, охлаждена, отпущена 5 мин при  [c.128]

Рис, 3.14, Влияние наложения тока на время до момента разрушения образцов из мартенситной нержавеющей стали USS12 MoV в 37о-ном Na l [359]  [c.129]

Состав 2 рекомендуется для травления чугуна, углеродистых и инструментальных сталей [115]. Метабисульфит калия растворяют перед травлением. Результаты травления (10—60 сек) аналогичны описанным выше. Для более глубокого травления следует повторное травление без переполировки. В процессе травления образец нужно сильно встряхнуть, чтобы на поверхности шлифа не образовалась пленка сернистого железа, растворяюшаяся в соляной кислоте. По окончании травления образец оставляют неподвижным в растворе до появления осадка, затем промывают и высушивают. С помощью состава 2 можно изучать субструктуру и линии скольжения в различных чугунах и сталях, включая мартенситные нержавеющие стали.  [c.32]

Мартенситная нержавеющая сталь В. 8.1630А> 130/оСг. 0.150/оС (макс.) Литье Отпуск  [c.528]

Для определения склонности к коррозионному растрескиванию аустенитных нержавеющих сталей широко обследован метод испытания в кипящем растворе Mg lj И]. Мартенситные нержавеющие стали испытываются в кипящем растворе Са (N03)3 [1], в HjS + СН3СООН [2] применительно к аппаратуре нефтеперерабатывающего оборудования. Однако работ по испытаниям мартен-ситных нержавеющих сталей на склонность к коррозионному растрескиванию крайне мало.  [c.117]

Аустенитно-мартенситные нержавеющие стали. Особую группу представляют аустенитно-мартенситные нержавеющие стали, например сталь Х15Н9Ю, ( 0,09% С, 14—16% Сг, 7—9% N1 и 0,7—1,3 А1). Эти стали наряду с хорошей устойчивостью против атмосферной коррозии обладают высокими механическими свойствами. Аустенитно-мартенситные стали, например Х15Н9Ю, для повышения механических свойств подвергают закалке при тe шe-ратуре 975° С (после закалки структура стали — неустойчивый аустенит и небольшое количество мартенсита) в этом состоянии  [c.293]

Аустенито-мартенситные нержавеющие стали. Особую группу представляют аустенито-мартенситные нержавеющие стали, например сталь 09Х15Н8Ю ( 0,09%С 14—16% Сг 7—9% Ы1 и 0,7—1,3 А1). Эти стали наряду с хорошей устойчивостью против атмосферной коррозии обладают высокими механическими свойствами и хорошо свариваются. Сталь 09Х15Н8Ю для повышения механических свойств подвергают закалке при 975°С, после которой структура стали — неустойчивый аустенит и небольшое количество мартенсита. В этом состоянии сталь обладает достаточно высокой пластичностью и может быть подвергнута пластической деформации и обработке резанием. После закалки сталь обрабатывают холодом в интервале от —50 до —75°С для перевода части ( 40%>) аустенита в мартенсит и подвергают отпуску (старению) при 450—500°С. При старении из а-твердого раствора (мартенсита) выделяются дисперсные частицы интерметаллидов типа Ы1зА1. После такой обработки сталь обладает следующими механическими свойствами (в среднем) Ов=120 кгс/мм оо,2=95 кгс/мм и ан=4 кгс-м/см .  [c.315]


mash-xxl.info

мартенситная нержавеющая сталь улучшенной обрабатываемости - патент РФ 2080410

Предлагается мартенситная нержавеющая сталь, имеющая улучшенную обрабатываемость в следующий составе, мас.%: углерод ниже 1, 2, кремний не более 2, марганец не более 2, хром 10,5 - 19, сера не более 0,55, кальций не ниже 3210-4, кислород не ниже 7010-4, железо - остальное, причем соотношение между содержанием кальция и кислорода 0,2 - 0,6. Сталь подвергают, по меньшей мере, термообработке закладкой, для получения мартенситной структуры. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 9 табл. Изобретение относится к нержавеющей мартенситной стали с улучшенной обрабатываемостью. Нержавеющими сталями называют сплавы железа, содержащее по меньшей мере 10,5% хрома. В состав стали входят другие элементы, модифицирующие структуры и свойства сплава. Различают четыре основные структуры: мартенситные стали, ферритные стали, аустенитные стали, аустенитно-ферритные стали. Мартенситные стали содержат обычно от 12 до 18% хрома, а содержание углерода может достигать приблизительно 1% Многочисленные элементы сплава, такие как Ni, Mo, Si, Ti, V, Nb допускают широкий диапазон свойств и позволяют применять их по различному назначению в механических конструкциях для изготовления инструментов, ножей, изделий, оксидированных при высокой температуре. Их оригинальность заключается в сочетании хорошего сопротивления коррозии, зависящим в основном от хрома, с повышенными механическими характеристиками, присущими мартенситной структуре. Существует широкий диапазон мартенситных нержавеющих сталей, составов их и весьма разнообразных особенностей применения. Среди наиболее обычных марок можно назвать:
марки с хромом-углеродом без никеля. Исследуемыми характеристиками являются твердость, сопротивление коррозии, шлифовка;
марки с 16% хрома плюс никель. Присутствие хрома придает им хорошее сопротивление коррозии, никель (от 2 до 4%) позволяет получать мартенситную структуру после закалки;
марки со структурным упрочнением, имеющие высокое сопротивление коррозии при высоких механических характеристиках;
улучшенные с содержанием хрома 12% (добавление таких элементов как ванадий, молибден, вольфрам, кремний, ниобий, титан). Целью является повышение одного или нескольких свойств материала, например прочности при высоких температурах, текучести, коэффициента удельного сопротивления удару, сопротивление коррозии и т.д. Для всех этих марок структуры конечного продукта и его механические характеристики сильно зависят от термической обработки. В качестве обычной термообработки применяют закалку, отпуск и смягчающий отжиг. Закалка имеет целью придать стали мартенситную структуру и высокую твердость. Отпуск позволяет повысить ковкость, которая после закалки является невысокой, а смягчающий отжиг позволяет получать металл, который можно подвергать усложненным операциям применения, таким, как некоторые способы механической обработки или штамповки. Обработка стали осуществляется в зависимости от состава (точнее от температуры отпуска, от времени, от типа охлаждения и т.д.). Мартенситные нержавеющие стали являются труднообрабатываемыми. Это объясняется следующим. Высокая твердость вызывает механический износ инструментов, подвергающихся значительным режущим нагрузкам, выходящим за предел сопротивления разрыву. С другой стороны, повышенные силы трения, в сочетании со средней удельной теплопроводностью, могут вызывать повышенные температуры на поверхности контакта инструмент/материал, следствием чего является термическая усталость и износ в результате диффузии. Вместе с тем область фракционирования стружек очень часто невелика. Наконец, присутствие таких твердых окисей, как окись алюминия или хромистый железняк, представляет фактор, усугубляющий износ режущего инструмента. Износы инструментов имеют, следовательно, различные первопричины для мартенситных сталей (повышенная твердость, значительные трения) по сравнению с аустенитными сталями (холодная ковка, низкая удельная теплопроводность, плохое фракционирование стружек). Было использовано много способов для улучшения обрабатываемости, но все они имеют недостатки. Присоединение серы, которая может образовывать с марганцем сернистые соединения, иногда замещенные хромом, ухудшает сопротивление коррозии, способность к деформации в горячем и холодном состоянии, свариваемость, а также механические характеристики в поперечном направлении. Присоединение селена служит дополнением к сере, он приводит к сфероидизации сульфидов и улучшает тем самым механические характеристики в поперечном направлении. Кроме своей стоимости этот элемент является высокотоксичным. Введение теллура позволяет также сфероидизировать сульфиды и приводит, таким образом, к уменьшению анизотропии стали, в частности анизотропии ее механических свойств. Разумеется, он улучшает также обрабатываемость, но имеет недостаток, заключающийся в снижении способности к превращению в горячем состоянии. По этой причине его применение ограничено. Присоединение свинца, который нерастворим в стали, осуществляется в форме шаровидных включений, но этот элемент имеет тот недостаток, что он является токсичным и ухудшает ковкость. Из патента Франции А-2 648 477 известна ресульфированная аустенитная сталь с улучшенной обрабатываемостью, содержащая в своем весовом составе такое количество кальция и кислорода, которое улучшает обрабатываемость. Итак, хорошо известно, что аустенитные нержавеющие стали трудны для обработки, большей частью по причине их слабой теплопроводности, вследствие чего имеют плохой отвод тепла на острие режущего инструмента и быстрый износ инструмента и его быструю нагартовку, вызывающую местами зоны повышенной твердости. Во время механической обработки стали вследствие повышенных температур резки, эти включения играют роль смазочного материала на поверхности контакта стали с обрабатывающим режущим инструментом, приводя, таким образом, к снижению износа режущих инструментов и к лучшему внешнему виду поверхности обрабатываемых деталей. Кроме того, в области механической обработки аустенитные стали не требуют значительной термообработки, способной изменять физико-химическое состояние стали и включений. Мартенситные стали способны к закалке и, что касается характеристик, они могут иметь высокую твердость. Поэтому проблема трудности механической обработки решена неполностью. Изобретение имеет целью снижение трудностей, встречаемых при механической обработке мартенситовых сталей, при сохранении их свойств деформируемости или ковкости в горячем и холодном состоянии, их механических характеристик и их особенностей при термических обработках. Согласно изобретению мартенситная сталь, имеющая высокую обрабатываемость, отличается следующим составом (в вес.):
углерод ниже 1,2%
кремний ниже или равен 2%
марганец ниже или равен 2%
хром от 10,5 до 19%
сера ниже или равна 0,55%
кальций выше 32,10-4%
кислород выше 70,10-4,
причем соотношение содержания кальция и кислорода Ca/O составляет от 0,2 до 0,6, вышеназванную сталь подвергают, по меньшей мере, термообработке путем закалки, для получения мартенситной структуры. Согласно дополнительным признакам изобретения:
сталь включает серу в количестве, ниже или равном 0,035%
сталь включает серу в количестве от 0,15 до 0,45% вышеназванная сталь ресульфированная;
сталь включает, кроме того, никель в количестве, ниже или равном 6%
сталь включает, кроме того, молибден в количестве, ниже или равном 3%
в состав стали включены, кроме того, элементы из группы вольфрам, кобальт, ниобий, титан, тантал, цирконий, ванадий, молибден в следующих весовых количествах: вольфрам макс. 4% кобальт макс. 4,5%
ниобий макс. 1% титан макс. 1% тантал макс. 1% цирконий макс. - 1% ванадий макс. 1% молибден макс. 3% кроме того, сталь включает никель в количестве от 2 до 6% и медь в количестве от 1% до 5% и содержит включения силикоалюмината извести типа анортида и/или псевдоволластонита и/или геленита. На фиг. 1 представлена тройная диаграмма SiO2 CaO - Al2O3 составов окисей, вводимых в сталь согласно изобретению. На фиг. 2 показаны кривые, характеризующие износ инструмента для различных примеров. Мартенситные стали имеют совершенно различные составы и особенно структуру по сравнению, например, с аустенитными сталями. Поведение мартенситных сталей при механической обработке связано со специальными проблемами. Модификация состава мартенситных сталей не позволяет надежно сохранять их свойства или еще улучшать их. Мартенситные стали способы к закалке и, что касается характеристик, они могут иметь высокую твердость. Эти стали, с точки зрения металлургии, сильно отличаются от аустенитных сталей. С одной стороны, они могут подвергаться закалке, и кристаллическую структуру, полученную в холодном состоянии в этих сталях, нельзя сравнивать с аустенитной структурой. С другой стороны, обработка мартенситных сталей отличается в большинстве проблем от обработки аустенитных сталей. В частности, за счет разной термообработки первых, металл получает свойства, определяющие его применение. Закалка (быстрое охлаждение с высокой температуры ниже температуры Ms начала превращения мартенсита, которое зависит от состава стали) позволяет получать, исходя из аустенитной структуры в горячем состоянии мартенситную структуру. Она обычно следует за отпуском (выдержка при промежуточной температуре, в зависимости от стали), которая позволяет повышать невысокую после закалки ковкость. Некоторые марки мартеновских сталей подвергаются смягчающей обработке. Эту обработку применяют, когда металл должен подвергаться усложненным операциям применения, таким как некоторые способы механической обработки или штамповки. В этом случае мартенситная структура металла изменяется на ферритную с включениями карбида хрома. Однако мартенситную структуру и ее механические характеристики можно снова обнаружить после соответствующей термообработки. Наконец, химический состав мартенситных сталей очень отличается от химического состава аустенитных сталей, что впрочем объясняется частично необходимостью иметь достаточно высокую температуру начала превращения мартенсита Ms. Они содержат небольшое количество никеля (менее 6%), имеют низкое содержание хрома для нержавеющих сталей (от 11 до 19% хрома). Согласно изобретению мартенситная сталь имеет следующий весовой состав: углерод не более 1,2% кремний макс. 2% марганец макс. 2% хром от 10,5 до 19% сера макс. 0,4% кальций не менее 32,10-4% кислород - не менее 70,10-4% причем, соотношение содержания кальция и кислорода Ca/O составляет от 0,2 до 0,6; вышеназванную сталь подвергают,по меньшей мере, закалке для получения мартенситной структуры. Неожиданным образом выяснилось, что при вводе ковких окисей в мартенситную структуру выбранные окиси, т.е. силикоалюминаты извести типа анортида и/или псевдоволластонита и/или геленита, представленные на тройной диаграмме фиг. 1, сохраняют основные свойства в мартенситной стали после термообработки, которой подвергают вышеназванную сталь, без ухудшения механических свойств с заметным улучшением свойств обрабатываемости. Однако включение ковких окисей оказывает благоприятное действие на обрабатываемость только по той причине, что здесь используется матричная структура. Заявитель, к своему удивлению, установил, что матричная структура тоже является различной, как структура мартенситных сталей, эти окиси тоже оказывают благоприятное действие на обрабатываемость. Кроме того, не было очевидным, что из-за различий в обработке заявитель может получить такие же включения в стали. Заявитель неожиданно констатировал, в частности, что термообработка ничего не изменяет в природе включений. Не происходит или, по меньшей мере, нет значительной модификации аналитического состава включений, в том числе, диффузии в твердом состоянии, и это во время термообработки, которой подвергают мартенситную сталь. Кроме того, проблема механической обработки мартенситных сталей сильно отличается от проблем, имеющихся в аустенитных сталях. В противоположность этим последним, они не подлежат холодной деформации, а их электрическая проводимость достаточно высока. Зато главной проблемой мартенситных сталей для механической обработки является твердость. Трудно было предположить, что идентичные включения могут оказывать благоприятное действие, тогда как проблемы механической обработки имеют, напротив, другие причины. Оказывается, что при механической обработке мартенситных сталей ковкие окиси при температурах механической обработки этих сталей достаточно нагреваются для образования смазочной пленки, постоянно регенерируемой включениями окисей, присутствующих в металле. Эта смазочная пленка позволяет уменьшить трение в инструменте. Таким образом, действие большой нагрузки, вызванной большой твердостью материала, сокращается. Были испытаны два виде мартенситных сталей, одна содержала в своем составе серу в количестве от 0,15 до 0,45% другая имела в составе серу в количестве ниже 0,035%
Было отмечено, что присутствие ковких окисей в стали не изменяет сопротивления коррозии, в том числе точечной или кавернозной, также для состава с низким содержанием серы, как в ресульфированном составе. Обычно выигрыш, полученный в механической обработке, ни в коем случае не ухудшает такие характеристики, как ковкость или способность к деформации в горячем или в холодном состоянии. Было также отмечено, что введенные окиси сохраняют свои свойства, независимо от проведенной термообработки. Согласно изобретению введение ковких окисей, проведенное без учета количества углерода с присоединенным азотом, которое уменьшается, имеет тенденцию, как доказано, к снижению механических характеристик. Изобретение относится также к мартенситной стали, в состав которой введено от 2 до 6% никеля и от 1 до 5% меди или менее 3% молибдена. Никель необходим в сталях, содержащих более 16% хрома, чтобы получить после закалки мартенситную структуру. В марках со структурным твердением никель кроме своей вышеназванной роли (уменьшение количества дельтаферрита) должен образовывать с медью фазу "Nl3Cu", которая повышает твердость металла. Твердение здесь получают, в основном, за счет углерода, содержание которого остается сравнительно низким. Медь в комбинации с металлом позволяет получать структурное твердение и, следовательно, повышать механические характеристики. Молибден улучшает сопротивление коррозии и оказывает благоприятное действие на твердость после отпуска стали и улучшает также упругую деформацию. Мартенситная сталь согласно изобретению может содержать также стабилизирующие элементы из группы вольфрам, кобальт, ниобий, титан, тантал, цирконий в следующих весовых количествах: вольфрам макс. 4% кобальт макс. - 4,5% ниобий макс. 1% титан макс. 1% тантал макс. 1% цирконий макс. - 1%
В примере применения мартенситной стали A по изобретению состав стали следующий (см. табл. 1), в которую введен: Ca 3010-4% O 12910-4%
Соотношение содержания кальция и кислорода равно 0,22. В этом примере сталь A содержит в качестве остатка менее 0,5% никеля и менее 0,2% меди. Эту сталь сравнивали с двумя сталями ссылки, которые имеют следующие составы (см. табл. 2). Трис стали подвергают испытаниям на обрабатываемость резанием. Обработку резанием осуществляют с помощью точильных дисков из цельного карбида, испытание обозначают Vb 30/0,3, оно заключается в определении скорости, для которой износ оболочки составляет 0,3 мм после 30 мин механической обработки и также с дисками из карбидного покрытия, испытание обозначают Vb 15/0,15, оно заключается в определении скорости, для которой износ оболочки составляет 0,15 мм после 15 мин механической обработки. Из табл. 3 видно, что механические свойства нисколько не ухудшаются при введении включений ковких окисей для двух термообработок смягчением, т.е. включающих закалку в масле при 950oC, выдерживание в течение четырех часов при 820oC, медленное охлаждение до 650oC, затем охлаждение на воздухе и "обработку", т.е. закалку при 950oC, отпуск при 640oC и охлаждение на воздухе. Опыты показали, что так называемые "обработанные" стали обрабатываются лучше, чем смягченные стали. В другом примере применения дана мартенситная сталь, которая имеет один следующий весовой состав (см. табл. 4). В этом примере сталь B содержит в качестве остатка менее 0,5% никеля и менее 0,2% меди. Эту сталь сравнивали со стандартной сталью ссылки, не содержащей в своем составе ковких окисей, и ее состав следующий (см. табл. 5). В табл. 6 отмечают, что механические характеристики, сравниваемые между сталью ссылки 3 и сталью B по изобретению, не показывают значительных различий, как в случае смягченного состояния стали, так и обработанной стали. Табл. 7 представляет характерные величины опытов механической обработки и показывает, что стали, обработанные по изобретению, дают выигрыш в обрабатываемости от 25 до 30%
В третьем примере применения две мартенситные стали C и D по изобретению имеют следующие составы (см. табл. 8). Стали C и D сравнивали со сталями ссылки, не содержащими ковких окисей, их весовые составы следующие (см. табл. 9). Эти стали содержат в своем составе медь и никель и относятся к сплавам со структурным твердением. Обычно встречаются три металлургических состояния, соответствующие различной термообработке:
состояние закалки; закалка в масле при 1050oC, затем отпуск при 250oC. Rm 1000 MPa
состояние старения, в котором металл имеет свою максимальную твердость: закалка при 1050oC, затем отпуск при 450oC. Rm 1400 MPa,
состояние смягчения: закалка при 1050oC, отпуск при 760oC в течение 4 часов, второй отпуск при 620oC. Rm 900 MPa. Особенность этого типа марок заключается в том, что они не изменяют своих размеров при термообработке. Следовательно, их можно подвергать механической обработке, затем старению. Сталь D согласно изобретению подвергали механической обработке в закаленном состоянии, т.е. ее подвергали закалке при 1050oC в масле. Как показано на кривых фиг. 2, присутствие ковких окисей значительно повысило обрабатываемость, что характеризуется уменьшением износа инструмента. В самом деле, этот износ составляет от 0,15 мм после 15 мин механической обработки со скоростью 190 м/мин, с подачей 0,16 мм/оборот, с глубиной резания 1,5 мм для стали согласно источнику 4 до износа 0,125 мм для стали D. Сталь D по изобретению позволяет получать в смягченном состоянии скорость резки 240 м/мин, тогда как сталь согласно источнику 5 позволила получать скорость резания 210 м/мин. Отмеченный выигрыш составляет 20%
С этими различными примерами применения было обнаружено, что мартенситные стали, содержащие в своем составе ковкие окиси, имеют улучшенную обрабатываемость, окиси не ухудшают других вышеназванных характеристик сталей.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Мартенситная нержавеющая сталь улучшенной обрабатываемости, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, кальций, кислород, железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас. Углерод Ниже 1,2
Кремний Не более 2
Марганец Не более 2
Хром 10,5 19
Сера Не более 0,55
Кальций Не ниже 3210-4
Кислород Не ниже 7010-4
Железо Остальное
причем соотношение между содержанием кальция и кислорода 0,2 0,6. 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит серу не более 0,035. 3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит серу 0,15 0,45. 4. Сталь по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель не более 6. 5. Сталь по любому из пп. 1 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден не более 3. 6. Сталь по любому из пп. 1 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит элементы, выбираемые из группы: вольфрам не более 4, кобальт не более 4,5, ниобий не более 1, титан не более 1, тантал не более 1, цирконий не более 1, ванадий не более 1, молибден не более 3. 7. Сталь по пп. 1 и 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель 2 6, медь 1 5. 8. Сталь по любому из пп. 1 7, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит включения силикоалюмината извести типа анортита, и/или псевдоволластонита, и/или геленита.

www.freepatent.ru

Дисперсионно-твердеющая мартенситная нержавеющая сталь

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу дисперсионно-твердеющей мартенситовой нержавеющей стали с высокой прочностью в сочетании с пластичностью. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: 10 - 14 хром, 7 - 11 никель, 0,5 - 6 молибден, до 9 кобальт, 0,5 - 4 медь, 0,4 - 1,4 - титан, 0,05 - 0,6 алюминий, не более 0,05 углерода и азота, любой элемент периодической системы не более 0,5, железо - остальное. 4 з.п. ф-лы, 7 табл.

Данное изобретение относится к дисперсионно-твердеющим мартенситовым хромо-никелевым нержавеющим сталям, особенно к таким, которые твердеют при простой термической обработке.

В частности, оно относится к мартенситовым хромо-никелевым нержавеющим сталям, которые твердеют при простой термической обработке при сравнительно низкой температуре. Одной из целей данного изобретения является создание мартенситовой хромо-никелевой нержавеющей стали, которая проявляет хорошие свойства не только на заводе, например в процессе прокатки и вытягивания, но также в виде готового проката и изделий, таких как полосы и проволока, легко поддается различным операциям формования и изготовления изделий, например, выпрямлению, резке, механической обработке, штамповке, нанесению резьбы, намотке, крутке, изгибу и т.д. Другой целью изобретения является создание мартенситовой хромоникелевой нержавеющей стали, которая не только в канатном или вытянутом состоянии, но также в отвердевшем и упрочненном состоянии обладает очень хорошей пластичностью и жесткостью. Еще одной целью данного изобретения является создание мартенситовой хромо-никелевой нержавеющей стали, которая наряду с комбинацией очень высокой прочности и хорошей пластичности обладает способностью к формованию и изготовлению изделий, таких как пружины, зажимы, хирургические иглы, зубоврачебные и другие медицинские инструменты и т.п. Другие цели изобретения будут от части очевидны и отчасти указаны в нижеследующем описании. В настоящее время многие типы сплавов используются для изготовления вышеупомянутых изделий. Некоторые из этих сплавов являются мартенситовыми нержавеющими сталями, аустенитовыми нержавеющими сталями, нелегированными углеродистыми сталями и дисперсионно- твердеющими нержавеющими сталями. Все эти сплавы обладают хорошей комбинацией корозионной стойкости, прочности, формуемости и пластичности, но каждый из них имеет недостатки и не отвечает требованиям сегодняшнего дня и будущего, предъявляемым к сплавам, используемым для изготовления вышеупомянутых изделий. Эти требования заключаются в лучших свойствах материала, требуемых как для конечного потребителя сплава, например, большей прочности в сочетании с хорошей пластичностью и коррозионной стойкостью, так и для производителя полуфабрикатов, таких как полосы и проволока, и конечных изделий, упомянутых выше, то есть в свойствах, таких как, например, улучшенная способность к формованию и изготовлению изделий, заключающаяся в том, что уменьшается число операций и используется стандартное оборудование, что приводит к уменьшению стоимости продукции и к сокращению времени ее производства. Мартенситовые нержавеющие стали, например AlsI 420- grades, обладают прочностью, но не в сочетании с пластичностью. Аустенитовые нержавеющие стали, например, AlsI 300- series обладают хорошей коррозионной стойкостью в сочетании с высокой прочностью и приемлемой для некоторых целей пластичностью, но для достижения высокой прочности требуется холодное восстановление и это означает, что и полуфабрикат должен иметь очень высокую прочность, что далее означает плохую формуемость. Нелегированные углеродистые стали обладают низкой коррозионной стойкостью, что, безусловно, является большим недостатком, если требуется коррозионная стойкость. Последний тип дисперсионно- твердеющие нержавеющие стали, бывают различных сортов, обладающих различными свойствами. Однако они все имеют общие свойства, например, большинство из них плавятся в вакууме при одностадийном или более обычно при двухстадийном процессе, когда вторая стадия представляет собой переплавку в условиях вакуум-давление. Далее, требуется большое количество образующих дисперсию элементов, таких как алюминий, ниобий, тантал и титан или часть комбинация этих элементов. Термин "большое количество" означает > 1,5% Большое количество способствует повышению прочности, но уменьшает пластичность и формуемость. Один специфический сорт, который используется для изготовления вышеупомянутых изделий, на который дается ссылка в данном описании, описан в пат. США 3408178. Этот сорт обладает приемлемой пластичностью в виде конечного продукта, но в сочетании с прочностью только около 2000 H/мм2. Сталь также обладает некоторыми недостатками в процессе изготовления полуфабрикатов, например, подвержена растрескиванию в отожженном состоянии. Целью изобретения потому было создание сорта стали, который превосходит сорт, описанные выше. Он не требует вакуумной плавки или вакуумной переплавки, но, конечно, это может быть сделано для достижения даже лучших свойств. Он также не требует большого количества алюминия, ниобия, титана или тантала или их комбинацией, и все же обладает хорошей коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью, хорошей формуемостью и, в комбинации со всеми этими свойствами, очень высокой прочностью, до 2500 3000 H/мм2 или выше, в зависимости от требуемой пластичности. Следовательно, цель данного изобретения заключается в создании стали, которая отвечает требованиям хорошей коррозионной стойкости, высокой прочности у конечного изделия и хорошей пластичностью как в процессе изготовления, так и в виде конечного изделия. Полученная сталь может быть использована в виде проволоки, трубок, брусков и полос для изготовления зубоврачебного и медицинского оборудования, пружин и зажимов. Требование коррозионной стойкости обеспечивается добавками 12% хрома и 9% никеля. Было установлено, как определением общей коррозии, так и определением критической температуры образования коррозионной язвы, что коррозионная стойкость изобретенной стали равна или выше, чем коррозионная стойкость существующих сортов стали, используемых в тех же областях. Ожидается, что при содержании меди и особенно молибдена выше, чем 0,5% для обеспечения хорошей коррозионной стойкости необходимо минимум 10% или обычно по меньшей мере 11% хрома. Максимальное содержание хрома составляет 14% или обычно самое большее 13% поскольку он является сильным ферритовым стабилизатором и желательна возможность превращения в аустенит при предпочтительно низкой температуры отжига ниже 1100oC. Для того чтобы получить желаемое мартенситовое превращение структуры, требуется первоначальная аустенитовая структура. Высокое содержание молибдена и кобальта, которое, как было обнаружено, желательно для достижения твердости стали после отпуска, приводит к более стабильной ферритовой структуры, поэтому содержание хрома должно быть ограничено этой сравнительно низкой величиной. Никель требуется для обеспечения аустенитовой структуры при температуре отжига и, принимая во внимание содержание ферритовых стабилизирующих элементов, минимальное содержание никеля составляет 7% или обычно по меньшей мере 8% Определенное количество никеля также образует твердеющие частицы вместе с элементами алюминием и титаном, образующим дисперсию. Никель является эффективным стабилизатором аустенита и поэтому его содержание должно быть максимизировано для того, чтобы обеспечить превращение структуры в мартенсит при закалке или холодной обработке. Ожидается, что максимальное содержание никеля, равное 11% или обычно максимум 10% является достаточным. Для получения материала, перерабатываемого без затруднений, требуется также молибден. Было обнаружено, что отсутствие молибдена приводит к появлению трещин. Ожидается, что минимальное содержание, равное 0,5% или часто 1% достаточно для того, чтобы избежать появления трещин, но предпочтительно, чтобы содержание молибдена превышало 1,5% Молибден также сильно увеличивает твердость стали после отпуска и конечную прочность без уменьшения пластичности. Однако способность к образованию мартенсита при закалке уменьшается и было установлено, что количество, равное 2% является достаточным, а 4% недостаточным. Для образования мартенсита при холодной обработке требуется большое количество молибдена. Ожидается, что 6% или чаще 5% является максимальным уровнем содержания молибдена для получения достаточного количества мартенсита в структуре и, соответственно, также желаемой твердости после отжига, но предпочтительно содержание молибдена менее 4,5% Для увеличения как твердости стали после закалки, так и пластичности, требуется медь. Было установлено, что сплав, содержащий около 2% меди, имеет очень хорошую пластичность по сравнению со сплавами без добавления меди. Ожидается, что количество, равное 0,5% или чаще 1% достаточно для обеспечения хорошей пластичности высокопрочного сплава. Минимальное содержание составляет 1,5% Способность образовывать мартенсит при закалке слегка уменьшается за счет меди и, учитывая желаемое высокое содержание молибдена, максимальное содержание меди, равное 4% или чаще 3% достаточно для превышения структуры в мартенсит или при отжиге или при холодной обработке. Предпочтительно содержание меди менее 2,5% Кобальт влияет на твердость стали после отжига, особенно вместе с молибденом. Синергизм между кобальтом и молибденом особенно проявляется при общем содержании, равном 10% Пластичность слегка уменьшается при высоком содержании кобальта и максимальный предел, испытанный в данной работе, составляет 9% а в отдельных случаях около 7% Недостаток кобальта заключается в его высокой стоимости. Он также является элементом, нежелательным для конструкций и нержавеющей стали. Учитывая стоимость и особенность металлургии нержавеющих сталей, предпочтительно избежать добавления кобальта. Количество обычно составляет максимум 5% предпочтительно 3% Обычно содержание кобальта составляет максимум 2% предпочтительно максимум 1% Благодаря добавлению молибдена и меди и, когда желательно, также и кобальта, которые способствуют увеличению твердости после отжига, нет необходимости добавлять различные элементы дисперсионного твердения, такие как тантал, ниобий, ванадий и вольфрам или их комбинация. Поэтому количество тантала, ниобия, ванадия и вольфрама должно обычно быть максимум 0,2% предпочтительно, максимум 0,1% Требуется добавление сравнительно небольших количеств алюминия и титана. Эти два элемента образуют дисперсионные частицы во время отжига при сравнительно низкой температуре. Оптимальным температурным интервалом является интервал 425 525oC. Ожидается, что частицы стали по изобретению представляют собой тип - Ni3Ti и b NiAl. Предполагают, что в зависимости от состава сплава молибден и алюминий в некоторой степени принимают участие в образовании дисперсии h частиц таким образом, что образуется смешенная частица типа h -Ni3(Ti, Al, Mo). В процессе обработки и испытаний сплавов был определен максимальный предел содержания титана, равный 1,4% чаще 1,2% и, предпочтительно, 1,1% Количество титана, равное 1,5% и более приводит к получению сплава с низкой пластичностью. Добавление минимум 0,4% достаточно, если требуется увеличение твердости после отжига и ожидается, что, если требуется высокая твердость, минимум составляет 0,5% и более часто 0,6% Количество титана, предпочтительно, составляет минимум 0,7% Алюминий также нужен для дисперсионного твердения. Было испытано добавление небольшого количества (до 0,4%), что привело к повышению твердости после отжига и прочности и сохранению пластичности. Ожидается, что алюминий можно добавлять без уменьшения пластичности до 0,6% часто до 0,55% и в некоторых случаях до 0,5% Минимальное количество алюминия должно быть 0,05% предпочтительно, 0,1% Если нужна высокая твердость после отжига, содержание алюминия обычно составляет минимум 0,15% предпочтительно, по меньшей мере, 0,2% Содержание других элементов следует поддерживать менее 0,5% Двумя элементами, обычно содержащимися в конструкциях из стали на основе железа, являются марганец и кремний. Исходное сырье для стали наиболее часто содержит некоторое количество этих двух элементов. Трудно избежать их присутствия по экономическим соображениям и обычно оно имеет место в небольшом количестве 0,05% чаще, 0,1% Однако, желательно применять низкие конструкции, поэтому что ожидается, что высокие концентрации и кремния и марганца приведут к возникновению проблем с пластичностью. Следует рассмотреть наличие еще двух других элементов серы и фосфора. Ожидается, что их наличие отрицательно скажется на пластичности стали, если они присутствуют в большом количестве, поэтому их содержание должно быть менее 0,05% обычно ниже 0,04% и, предпочтительно менее 0,03% Сталь всегда содержит определенное количество включений сульфидов и оксидов. Если рассматривать обрабатываемость как важное свойство, эти включения могут быть модифицированы по составу и форме путем добавления добавок, например, кальция, церия и других редкоземельных металлов. Если требуется хорошая перерабатываемость, при высокой температуре предпочтительно добавлять бор. Подходящее количество равно 0,0001 0,1% Таким образом, создана сталь, имеющая состав на основе железа, содержащая хром от 10% до 14% по весу и никель от 7% до 11% Для того, чтобы получить высокую твердость после закалки в сочетании с хорошей пластичность, следует добавить молибден и медь, и, если желательно, также кобальт. Следует вводить 0,5 6% молибдена, 0,5 4% меди и до 9% кобальта. Дисперсионное твердение достигается при добавлении 0,05 0,6% алюминия и 0,4 1,4% титана. Содержание углерода и азота не должно превышать 0,05% обычно 0,04% и предпочтительно, 0,03% Остальное железо. Все другие элементы периодической системы не должны содержаться в количестве, превышающем 0,5% обычно 0,4% и, предпочтительно, 0,3% Было установлено, что состав по данному изобретению обладает коррозионной стойкостью, равной и даже превышающей аналогичные показатели у существующих сортов стали, используемых для изготовления, например, хирургических игл. Он также перерабатывается без затруднений. Можно также получить конечную прочность равную 2500 3000 H/мм2 или выше, что примерно на 500 1000 H/мм2 больше, чем у существующих сортов, используемых, например для хирургических игл, например, AlI 420 и 420 F, а также у сорта стали в соответствии с пат. США N 3408178/ Пластичность примерно равна или выше, чем пластичность у существующих сортов. Пластичность, измеренная как изгибаемость, по сравнении с AlsI 420 выше приблизительно на 200% и по сравнению с AlsI 420 F выше на 500% Скручиваемость также равна или выше, чем скручиваемость существующих сортов стали, например, для зубоврачебных расширителей. В заключении следует указать, что созданная коррозионностойкая дисперсионно-твердеющая мартенситовая сталь может иметь прочность на разрыв более 2500 H/мм2, величина около 3500 H/мм2 ожидается для лучших сортов в сочетании с хорошей пластичностью, формуемостью и коррозионной стойкостью. При исследовании свойств этой новой стали, отвечающей требованиям коррозионной стойкости и высокой прочности в сочетании с хорошей пластичностью, получили серию образцов, из которых изготавливали проволоку, как будет описано ниже. Цель была создать сталь, которая не требует вакуумной плавки или вакуумной переплавки и, следовательно, все расплавы получили в воздушной индукционной печи. Для оптимизации состава созданной стали было осуществлено 18 плавок различного химического состава. Некоторые плавки имеют состав, выходящий за рамки изобретения, для того, чтобы продемонстрировать улучшенные свойства стали по изобретению по сравнению с другими композициями, например, со сталью по пат. США 3408178. Расплавы перерабатывали в проволоку следующим методом. Вначале их расплавляют в воздушно-конвекционной печи, получая слитки 7 дюймов (17,8). В табл. 1 приведен химический состав каждого образца. Состав указан в вес. (измерено термическим анализом). Как видно из табл.1, содержание хрома и никеля равно 12% и 9% соответственно. Причина этого состоит в том, что известно, что эта комбинация хрома и никеля в дисперсионно-твердеющей мартенситовой нержавеющей стали означает, что сталь будет обладать хорошей коррозионной стойкостью, хорошей жесткостью и способностью превращаться в мартенсит или при охлаждении после термообработки в аустенитной области или при холодной деформации материала, например, при вытяжке проволоки. Условия, при которых образуется мартенсит, при охлаждении или при холодной деформации, будут, указаны ниже при описании свойств полученной проволоки. Содержание элементов, указанных в табл. 1, измерялось в соответствии с целью данного изобретения, а железо указано как остальное. Неуказанные элементы содержатся в количестве максимум 0,5% Все слитки ковались при температуре 1160 1180oC при времени нагрева, равном 45 мин и имели диаметр 87 мм, осуществляли 4 стадии 2000х200 150х150 100х100 - 87 мм. Кованные заготовки после ковки подвергались закалке водой. Все плавки легко подвергались ковке, за исключением одного образца N 16, который сильно растрескивался и не перерабатывался. Как видно из табл. 1, этот образец имел состав, в котором варьируемые элементы содержались в максимальном количестве. Следовательно, можно утверждать, что сплав, соответствующий по составу N 16, не решает задачи изобретения при максимальном содержании элементов. Следующая стадия процесса - экструзия, осуществляемая при температуре 1150 1225oC, с последующим охлаждением воздухом. Размеры полученных экструзией прутков равны 14,3, 19,0 и 24,0 мм. Размер меняется, поскольку во время экструзии не может быть использована одна и та же величина давления, Размеры прутков затем были уменьшены механической обработкой до 12,3, 17,0 и 22,0 мм соответственно. Прутки большого размера были затем вытянуты до 13,1 мм и затем подвергнуты отжигу. Температура отжига варьируется от 1050oC до 1150oC в зависимости от содержания молибдена и кобальта. Чем больше содержание молибдена и кобальта, тем более высокую температуру используют, поскольку желательно осуществить отжиг испытуемого образца в аустенитной области, для того чтобы если это возможно получить мартенсит при охлаждении. Прутки охлаждают воздухом после отжига. Одно из основных требований, предъявляемых к созданной стали, состоит в коррозионной стойкости. Для определения коррозионной стойкости образцы (плавки) разделяют на шесть различных групп в зависимости от содержания молибдена, меди и кобальта. Шесть образцов испытывают как в условиях отжига, так и отпуска. Отпуск осуществляют при 475oC и старении в течение 4 ч. Измерение критической температуры образования коррозионной язвы (СРТ) осуществляется потенциостатическим определением в растворе NaCI (0,1% CI) при напряжении 300 мВ. Используют эталонные образцы КО-3 и для каждого производят шесть измерений. Проводят также измерение общей коррозии. Для испытаний при двух различных температурах 20 или 30oC и 50oC используют 10%-ный раствор серной кислоты. Для испытаний берут образцы размером 10х10х30 мм. Результаты определения коррозии представлены в табл. 2. Образцы из двух плавок (сплавы 2 и 12) имеют дефекты и трещины на поверхности и поэтому результаты для этих двух сплавов не показаны в табл. 2. Результаты определения общей коррозии при 20 и 30oC показывают, что образцы всех этих плавок лучше, чем, например, сорта стали AIsI 420 и AIsI 304, которые характеризуются скоростью коррозии 1 мм/год при этих температурах. Результаты определения СРТ также очень хорошие. Они лучше, чем, например, у сортов AIs 304 и AIsI 316. Следовательно, можно сделать вывод, что сплавы, описанные в данной заявке, отвечают требованиям коррозионной стойкости. Прутки, подвергнутые отжигу, размером 13,1 мм вместе с прутками размером 12,3 мм затем вытягивают до получения размера 0,992 мм путем осуществления двух стадий до диаметра 8,1 мм и 4,0 мм. Отжиг также осуществляют при температуре 1050-1150oC с последующим охлаждением воздухом. Все образцы хорошо переносят вытяжку за исключением двух N 12 и N 13. Эти два образца были хрупкими и при вытяжке сильно растрескивались. Установлено, что эти два сплава очень чувствительны к использованному после отжига методу травления. Для удаления окисла используют горячую соляную баню, но эта баня очень агрессивна по отношению к границе раздела зерен в двух образцах N 12 и N 13. Образец N 12 так сильно растрескивается, что не получается пруток нужного размера. Сплав N 13 переносит вытяжку, но только, если исключить применение соляной бани на стадии травления, что приводит к нечистой поверхности. По сравнению с другими образцами эти два имеют одно общее свойство отсутствие молибдена. Очевидно, что молибден придает этим сортам дисперсионно-твердеющих мартенситовых нержавеющих сталей большую гибкость (ковкость) и меньшую чувствительность к методам обработки. Если сравнить два образца плавок, чувствительных к трещинам, друг с другом, можно видеть, что более хрупкий имеет более высокое содержание титана, чем другой. Из этого, а также из того факта, что образец плавки, который должен был быть превращен в лом вследствие трещин, образовавшихся в процессе ковки, также имеет высокое содержание титана лишает сталь гибкости в зависимости от методов обработки и придает ему склонность к образованию трещин. Эти два образца, склонные к образованию трещин, соответствуют ранее упомянутому пат. США N 3408178. Для того, чтобы испытать сталь в различных условиях, партия проволоки была разделена на две части, одну подвергают отжигу при 1050oC и вторую - холодной обработке. Отожженные образцы закаливают в водяных кожухах. Высокая прочность в сочетании с хорошей пластичностью являются существенными свойствами созданного сорта стали. Обычный способ увеличения прочности заключается в холодной обработке, которая приводит к нарушению структуры. Чем больше плотность таких нарушений, тем выше прочность. В зависимости от состава сплава, мартенсит может образоваться также при холодной обработке. Чем больше доля мартенсита, тем выше прочность. Для сорта стали дисперсионного твердения также возможно повысить прочность путем отпуска, осуществляемого при сравнительно низкой температуре. Во время отпуска будет происходить осаждение очень мелких частиц, что усиливает структуру. Прежде всего, образцы плавок исследуют на способность образовать мартенсит. Мартенсит это ферромагнитная фаза и количество магнитной фазы определяют путем измерения магнитного насыщения s при помощи стандартного оборудования. Используют формулу: где Было установлено, что феррит в структуре отсутствует и, следовательно, М равен-ному содержанию мартенсита. Были исследованы образцы проволоки как после отжига, так и после холодной обработки, результаты приведены в табл. 3. Некоторые сплавы не образуют мартенсит при охлаждении, но все они превращаются в мартенсит во время холодной обработки. Для того, чтобы иметь возможность оптимизировать прочность и пластичность стали, изучают чувствительность испытуемых сплавов во время отпуска. Осуществляют серию отпусков при четырех различных температурах и двух различных промежутках времени старения при температуре 375-525oC и в течение 1 и 4 ч с последующим охлаждением воздухом. После этого измеряют прочность на разрыв и пластичность. Измерение прочности проводят на двух различных машинах (обе фирмы Roell and Korthaus), с различным максимальным пределом 20 кН и 100 кН. Регистрируют результаты двух измерений и среднее значение фиксируется. О пластичности судят по изгибаемости и способности к крутке. Изгибаемость это важный параметр, например, для хирургических игл. Изгибаемость измеряют путем сгибания короткого отрезка проволоки длиной 70 мм под углом 60o, причем край имеет радиус 0,25 мм с последующим выпрямлением. Этот изгиб повторяют, пока образец не сломается. Регистрируют число полных изгибов до того, как проволока сломается и берут среднее значение из трех испытаний. Способность скручиваться влажный параметр, например, для зубоврачебных расширителей и измеряется на приборе фирмы Mohr and Federhaff, AG, специально предназначенном для испытания этих инструментов. Используемая длина зажима составляет 100 мм. Прочность на разрыв (ПР) в отожженном и вытянутом состоянии показана в табл. 4 и 5. В этих таблицах также приведена максимальная прочность в условиях отпуска (температура и время старения). С учетом как прочности, так и пластичности, было определено оптимальное поведение при отпуске. Указаны прочность и температура и время старения. Вычислено также увеличение прочности, как максимальное, так и оптимальное в условиях отпуска. Пластичность, определенная как для отожженной, так и для вытянутой стали, приведена в табл. 6 и 7. В них указаны для измеренных изгибаемости и способности к скручиванию соответствующие максимальное оптимальное значения прочности. Для полного понимания влияния состава на свойства созданной дисперсионно-твердеющей мартенситовой стали удобно сравнивать результаты, рассматривая элемент за элементом. Основная составляющая из 12% Cr и 9% Ni, очевидно, является подходящей для созданной стали. Как показано выше, эта комбинация приводит к достаточной величине коррозионной стойкости и способности материала превращаться в мартенсит или при закалке или при холодной обработке. Для выбора оптимального состава созданного сорта стали и реальных пределов варьируют композицию, состоящую из 0,4-1,6% титана, 0,0 0,4% алюминия, 0,0 4,1% молибдена, 0,0-8,9% кобальта и наконец, 0,0-2,0% меди. Ожидается, что и титан, и алюминий принимают участие в твердении созданной стали, образуя частицы типа Ni3Ti и b NiAl во время закалки. h Ni3Ti представляет собой интерметаллическое соединение гексагональной кристалической структуры. Известно, что оно является чрезвычайно эффективным упрочняющим агентом благодаря своему сопротивлению сверхстарению и способности осаждаться в 12 различных направлениях в мартенсите. NiAl это bcc-фаза с параметром решетки вдвое большим, чем у мартенсита. b -форма, которая, как известно, обнаруживает почти абсолютное сцепление (связывание) с мартенситом, образует гомогенные центры кристаллизации и поэтому приводит к однородному распределению мелких дисперсионных частиц, которые медленно укрупняются. Роль титана в некоторой степени была рассмотрена выше. Ни один из двух сплавов с самым высоким содержанием титана не был способен перерабатываться в тонкую проволоку. Они оба проявляют склонность к образованию трещин при ковке и вытяжке. Выше отмечалось, что созданная сталь должна легко перерабатываться, и поэтому на примере этих двух сплавов видно, что приемлемое максимальное содержание титана должно быть 1,5% и, предпочтительно, немного ниже. Однако очевидно, что если требуется высокая прочность, предпочтительно высокое содержание титана. В таблицах следует обратить внимание на сплавы 2,3 и 4, которые имеют одинаковый состав, за исключением титана. Все они при закалке превращаются в мартенсит, но чем больше содержание титана, тем меньше мартенсита образуется. Низкое содержание мартенсита в сплаве с высокой концентрацией титана уменьшает чувствительность сплава к отпуску в отожженном состоянии. В случае двух других сплавов с приблизительно одинаковым содержанием мартенсита очевидно, что титан увеличивает чувствительность сплава к отпуску и обеспечивает более высокую конечную прочность. Чем выше содержание титана, тем выше также скорость твердения во время вытяжки. Чувствительность к отпуску в вытянутом состоянии приблизительно такая же. Чем выше содержание титана, тем больше конечная прочность и в случае содержания титана, равного 1,4% можно достичь конечной прочности 2650 H/мм2. Можно видеть, что в случае оптимальных условий при отпуске все три сплава имеют приемлемую пластичность с отожженном состоянии. Очевидно, что высокое содержание титана уменьшает способность к изгибу, но улучшает способность к скручиванию в вытянутом состоянии и после старения. Роль алюминия может быть изучена на примере сплавов N 2, 7,8 и 17. Они имеют приблизительно одну и ту же основу за исключением алюминия. Сплав с низким содержанием алюминия имеет более низкое содержание титана, а сплав с высоким содержанием алюминия имеет более высокое содержание титана по сравнению с другими. Наблюдаемая четкая тенденция, заключающаяся в том, что чем выше содержание алюминия, тем больше чувствительность сплава к отпуску как в отожженном, так и в вытянутом состоянии. Прочность в вытянутом состоянии может быть до 2466 H/мм2 после отпуска в оптимальных условиях. Способность к изгибу медленно уменьшается при большом содержании алюминия после отпуска в оптимальных условиях в отожженном состоянии. Способность к скручиванию меняется, но при высоком содержании алюминия и способность к изгибу, и способность к скручиванию в вытянутом состоянии и после отпуска изменяются без четкой тенденции. Однако, сплав с высоким содержанием алюминия имеет высокую прочность и пластичность. Роль алюминия можно также выявить на примере сплавов n 5 и 11. Они оба имеют большие содержания молибдена и кобальта, но отличается содержанием алюминия. Оба имеют очень слабую чувствительность к отпуску и невысокую прочность в отожженном состоянии вследствие отсутствия мартенсита. Конечная прочность после отпуска в оптимальных условиях равна 2760 H/мм2, что приводит к приемлемой пластичности. Роль молибдена и кобальта вкратце рассмотрена выше и далее может быть изучена на примере сплавов N 2, 5 и 6. Из таблиц видно, что только сплав с низким содержанием молибдена и кобальта чувствителен к отпуску в отожженном состоянии. Это объясняется отсутствием мартенсита в двух сплавах с большим содержанием молибдена и кобальта. В вытянутом состоянии наблюдается противоположное явление. Высокое содержание молибдена и кобальта приводит к чрезвычайно ярко выраженной реакции на отпуск, максимальная величина прочности до 1060 H/мм2, а после отпуска в оптимальных условиях она все еще остается высокой до 920 H/мм2. Конечная прочность, равная 3060 H/мм2, является максимальной, а 2920 H/мм2- оптимальной для нужной пластичности. Очевидно, что увеличение содержания как молибдена, так и кобальта более эффективно для развития реакции на отпуск, чем увеличение содержания только кобальта. Пластичность в вытянутом состоянии и после отпуска является приемлемой, а в отношении к прочности даже очень хорошей, особенно для сплава со средним значением содержания указанных элементов. Роль меди можно изучить на примере сплавов N 2 и 15, которые имеют аналогичный состав за исключением меди. Однако, следует рассмотреть поведение сплава N 15 до проведения сравнения. При изучении поведения этого сплава в отожженном состоянии было установлено, что изменение структуры сплава после отпуска происходит по разному в различных местах проволоки. Это явление, вероятно, объясняется различным количеством мартенсита. Вывод заключается в том, что состав этого сплава является лимитирующим для образования мартенсита при закалке. Из таблиц видно, что это привело к отчасти противоречивому результату - наличию 0,10% мартенсита и все же к высокой чувствительности к отпуску. Следовательно, можно сравнивать свойства только после вытяжки. Очевидное, что высокое содержание меди повышает чувствительность к отпуску и результатом оптимального отпуска является конечная прочность 2520 H/мм2. Изгибаемость и способность к скручиванию остаются очень хорошими как после вытяжки, так и после отпуска для сплава с высоким содержанием меди. Из полученных результатов можно сделать вывод, что молибден, кобальт и медь активируют осаждение частиц Ti и AI во время отпуска, если структура представляет собой мартенсит. Влияние различных соотношений этих элементов может быть изучено на примере сплавов 8, 13 и 14, которые все содержат одно и то же количество алюминия и титана. Сплав, не содержащий молибдена или кобальта, но с высоким содержанием меди проявляет хрупкость в отожженном состоянии при нескольких операциях отпуска. Однако для некоторых из них можно измерить пластичность. Этот сплав из всех сплавов обнаруживает самую высокую чувствительность к отпуску в отожженном состоянии, но в то же время самую плохую (низкую) изгибаемость. Далее, этот сплав характеризуется самой низкой скоростью твердения. Чувствительность к отпуску после вытяжки также высока, но конечная прочность является низкой, только 2050 H/мм2 после оптимального отпуска, а пластичность в этом состоянии является одной из самых высоких. Сплав с высоким содержанием молибдена и меди, но не содержащий кобальта, не образует мартенсита при закалке и соответственно чувствительность к отпуску очень низка. После вытяжки чувствительность к отпуску является высокой и конечная оптимальная прочность равна 2699 H/мм2. Пластичность также является хорошей. Последний сплав, не содержащий меди, но включающий молибден и кобальт, после отжига приобретает высокую чувствительность к отпуску, но низкую изгибаемость. После вытяжки чувствительность к отпуску ниже. Конечная оптимальная прочность равна 2466 H/мм2, а пластичность является низкой по сравнению с двумя другими сплавами. Таким образом, можно сделать вывод, что и титан, и алюминий благотворно влияют на свойства патентуемой стали. Увеличение содержания титана до 1,4% увеличивает прочность без повышения склонности к образованию трещин. Материал также легко перерабатывается. Здесь изучено влияние алюминия в количестве до 0,4% Добавление только 0,1% достаточно для повышения чувствительности к отпуску на 100-150 H/мм2 и поэтому является минимальной добавкой. Верхний предел не был, однако установлен. Высокое содержание алюминия приводит к повышению прочности, но без уменьшения пластичности. Вероятно, при содержании титана до 1,4% реальным является количество алюминия, равное 0,6% чтобы не происходило сильной потери пластичности. Можно также сделать вывод, что медь сильно повышает чувствительность к отпуску без уменьшения пластичности. Было изучено добавление меди до 2% При введении больших количеств меди не обнаруживалось никаких недостатков, за исключением возросшего затруднения с превращением в мартенсит при закалке. При содержании меди более 2% холодную обработку следует проводить от отпуска. Вероятно, в эту дисперсионно-твердеющую мартинситовую сталь можно добавлять до 4% меди. Очевидно, что для основы этого сплава требуется введение молибдена. Без молибдена сплав очень чувствителен к образованию трещин в процессе обработки, и становится хрупким после отпуска в отожженном состоянии. Было исследовано введение молибдена в количестве до 4,1% Высокое содержание молибдена уменьшает способность к образованию мартенсита при закалке. В остальном были отмечены только преимущества, а именно повышенная прочность без уменьшения пластичности. Реальный предел содержания молибдена это количество, при котором сплав не способен образовывать мартенсит при холодной обработке. Для созданной стали можно использовать до 6% молибдена. Кобальт вместе с молибденом сильно повышает чувствительность к отпуску. При содержании 9% наблюдается небольшое уменьшение пластичности. При производстве медицинских, зубоврачебных инструментов, а также пружин и других изделий, сплав по изобретению используется для изготовления проволоки с диаметром менее 15 мм, прутков с диаметром менее 70 мм, полос толщиной менее 10 мм и трубок с внешним диаметром менее 450 мм и толщиной стенок менее 100 мм.


Формула изобретения

1. Дисперсионно-твердеющая мартенситная нержавеющая сталь, содержащая хром, никель, медь, алюминий, титан, углерод, азот, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден, кобальт, любой элемент Периодической системы при следующем соотношении компонентов, мас. Хром 10 14
Никель 7 11
Молибден 0,5 6
Кобальт До 9
Медь 0,5 4,0
Алюминий 0,05 0,6
Титан 0,4 1,4
Углерод и азот Не более 0,05
Любой элемент Периодической системы Не более 0,5
Железо Остальное
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит кобальт до 6. 3. Сталь по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит медь 0,5 - 3,0. 4. Сталь по любому из пп.1 3, отличающаяся тем, что она содержит молибден 0,5 4,5. 5. Сталь по любому из пп. 1 4, отличающаяся тем, что она содержит медь 0,5 2,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
САНДВИК АБ (SE)

(73) Патентообладатель:
Сандвик Интеллекчуал Проперти ХБ (SE)

Договор № РД0008307 зарегистрирован 20.04.2006

Извещение опубликовано: 10.06.2006        БИ: 16/2006

findpatent.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о