Таблица 10.4 Механические свойства высокохромистых сталей [55]

Примечание. В числителе данные для основного металла, в знаменателе—для сварного соединения (ов) нли металла шва (КС1]).

Зависимость бг и КС1] сталей с 14 % Сг и различным содержанием Мп при 20 °С приведена ниже [571:

Содержание Мп, %. 612 16

6С, мм. 0,002 0,05 0,3

КСи, МДж/ма. 0,7 3,0 3,2

Механические свойства высокохромистых сталей приведены в табл. 10.4.

Из табл. 10.4 видно, что изменение структуры по мере увеличения содержания Мп способствует снижению прочности и повышению пластичности высокохромистых сталей.

Сталь 06Х14Г11Ф предназначена для конструкций, работающих в газовых средах при высоких температурах (воздухонагреватели типа пластинчатых теплообменников) [57].

Для сварки высокохромистых легированных хромомарганцо-вистых сталей использовали аустенитные электроды ЭА 400/ЮТ [55]. При нормальной температуре сварные соединения имеют пониженную по сравнению с основным металлом прочность.

Уровень ударной вязкости в различных участках сварного соединения различен. Как правило, для металла шва он несколько выше, чем для линии сплавления и околошовного участка ЗТВ. Исключение составляет сталь 06Х14Г12Ф, у которой КС13 металла шва 1,58, линии сплавления 1,50, а околошовного участка ЗТВ 1,75 МДж/м2.

10.3. ХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ

Сплавы на основе железа с высоким содержанием хрома и никеля относятся к особой группе сталей с комплексом свойств, принципиально отличающихся от свойств обычных углеродистых

низко- и среднелегированных сталей. Никель, существенно стабилизирующий у-фазу, расширяет температурную и концентрационную область ее существования, снижает критическую скорость охлаждения при закалке. После легирования стали одновременно большими количествами никеля (8 %) и хрома (18 %) критическая скорость охлаждения снижается настолько, что сталь даже при очень медленном охлаждении сохраняет переохлажденный аустенит. При этом снижение температуры начала мартенситного превращения ниже нормальной приводит к сохранению аустенитного состояния таких сталей до нормальной температуры, а при определенных условиях — ниже нее.

В реальных высоколегированных хромоникелевых сталях, содержащих углерод и другие элементы, фазовое состояние как при нагреве, так и после охлаждения может быть более сложным, но во всех случаях свойства обеспечивает наличие полностью или преимущественно аустенитной структуры сплава в условиях эксплуатации.

Первоначально высоколегированные хромоникелевые стали появились как коррозионно-стойкие, кислотостойкие, когда было установлено, что легирование стали более 6 % N1 резко повышает электрохимический потенциал, а одновременное присутствие свыше 12 % Сг способствует проявлению защитных свойств окис-ной пленки, образующейся на поверхности металла. Хром также оказывает определенное положительное влияние на сдвиг в положительную сторону электрохимического потенциала сталн. Так возникла широко известная классическая коррозионно-стойкая сталь, содержащая 18 % Сг и 8 % Мь

В дальнейшем на основе изучения связи строения и фазового состояния подобных сталей со свойствами появились другие высоколегированные хромоникелевые стали с более высокой коррозионной стойкостью в особо химически активных средах. Подобные высоколегированные стали с аустенитной основой имеют высокие жаропрочность и хладостойкость. Отдельное место занимают высоколегированные хромоникелевые высокопрочные стали. Их широко применяют в сварных конструкциях и изделиях для разных отраслей промышленности. Коррозионная стойкость, жаропрочность, хладостойкость, свариваемость, технологичность при деформации и механической обработке таких сталей зависят от химического состава, фазового и структурного состояния.

Из диаграммы на рис. 10.2 видно, что тройные сплавы Ре— N1—Сг при содержании 8 % N1 и до 20 % Сг при нагреве должны претерпевать а - у-превращение. Однако для этих сплавов возможен перегрев до у + а-состояния. Температура такого перегрева тем ниже, чем больше в стали содержится хрома. В сплавах, содержащих более 22 % Сг, при нагреве чистой у-фазы не образуется, и может существовать только смесь у + а. Максимальное содержание хрома, при котором можно осуществить нагрев до получения у-состояния, тем выше, чем больше содержание в стали