10. ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

В настоящее время уровень производства высоколегированных коррозионно-стойких сталей рассматривается как один из пока-вателей технического уровня государства, так как без этих материалов невозможно представить себе нефтепереработку и нефтехимию, производство синтетических материалов, минеральных удобрений, пищевых продуктов и др.

В соответствии с ГОСТ 5632—72 к высоколегированным условно отнесены сплавы, содержание Fe в которых более 45 %, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10 %, считая по верхнему пределу, при содержании одного из элементов не менее 8 % по нижнему пределу.

Различают следующие группы высоколегированных сталей и сплавов:

коррозионно-стойкие, обладающие стойкостью к электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой и др.), межкристаллитной коррозии (МКК), коррозии под напряжением и т. д. Коррозионно-стойкими являются стали, содержащие, как правило, хрома более 12 %;

жаростойкие, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 550 °С, работающие в иенагруженном состоянии или слабо-нагруженном состоянии. К числу жаростойких до 900 °С относятся стали 12X17, 08Х17Т и др., к числу жаростойких до 1100 °С— стали 15X28, 15Х25Т и др.;

жаропрочные, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью. В температурном интервале 585—610 °С могут работать стали 15Х12ВНМФ, 18Х12ВМБФРидр., при температуре до 650 СС — стали 12Х18Н9Т и 12Х18Н10Т, при температуре до 800 °С — 10Х23Н18, 12Х25Н16 и др.

В зависимости от основной структуры, образовавшейся при охлаждении иа воздухе после высокотемпературного нагрева, стали подразделяются на классы:

мартенситный — стали со структурой мартенсита (20X13, 30X13, 40X13, 15X1ШФ и др.);

мартенситно-ферритный — стали, содержащие в структуре кроме мартенсита не менее 10 % феррита (09Х16НЧБ, 14Х17Н2, 12X13 и др.);

ферритный — стали, имеющие структуру феррита (08X13, 08X171, 12X17; 15Х25Т и др.);

аустенитно-мартенситный — стали, имеющие структуру аустенита и мартенсита с различным соотношением фаз (07Х16Н6, 08Х17НМЗ, 09Х15Н8Ю, 20Х13Н4Г9 и др.);

аустенитно-ферритный — стали с содержанием более 10 % феррита в аустеиитно-ферритной структуре (08Х18Г8Н2Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, 20Х23Н13 и др.);

аустенитный — стали, имеющие полностью аустенитную структуру (03Х17Н14МЗ, 08Х18Н10, 08Х18НШТ, 10Х14Г14НЗ, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т).

Для определения структурного класса используют диаграмму Шеффлера.

По системе легирования высоколегированные стали делят на хромистые, хромоникелевые, хромомаргаицовистые^ хромони-кельмарганцовистые и т. п.

10.1. ХРОМИСТЫЕ СТАЛИ

Хром — основной легирующий элемент для получения коррозионно-стойких и жаропрочных сталей — широко используется и для легирования жаростойких сталей. В коррозионно-стойких кислотостойких сталях хром играет двоякую роль. При его содержании более 12 % резко повышается электрохимический потенциал стали, сталь «облагораживается» и становится более устойчивой в растворах электролитов. В то же время хром способствует образованию на поверхности металла плотной и достаточно прочной окисной пленки, защищающей металл от воздействия коррозионно-активной среды. Эта же стойкая пленка хрома защищает сталь от окисления при высоких температурах — повышает ее жаростойкость. Таким образом, высокохромистые стали оказываются стойкими против химической и электрохимической коррозии в окислительных средах.

Наряду с высокой коррозионной стойкостью стали, содержащие ~12 % Сг, имеют высокие прочность и жаропрочность (значительно выше, чем у низко- и среднелегированиых хромистых и хромомолибденовых сталей). К. А. Ланская считает, что эти свойства высокохромистых сталей определяются фазовым наклепом при превращении, идущем по мартенситному типу, и наличием дисперсных интерметаллидиых фаз при дополнительном легировании стали молибденом, ниобием, ванадием и др.

В связи с указанным сочетанием свойств высокохромистые стали находят широкое применение в различных областях народного хозяйства. При высоких механических и антикоррозионных свойствах высокохромистые стали имеют пониженные технологические свойства, в том числе пониженную свариваемость. Это связано е особенностями фазового состояния высокохромистых сталей и особенностями структурных и фазовых превращений, происходящих при нагреве и охлаждении.