Коррозионностойкие стали и сплавы

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6

1. 1 Особенности легирования коррозионностойких аустенитных сталей 6

1. 2 Коррозионностойкие стали аустенитного класса 13

1. 2. 1 Стабильные аустенитные стали 13

1. 2. 2 Нестабильные аустенитные стали 15

1. 3 Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением 19

1. 3. 1 Стали с карбидным упрочнением 19

1. 3. 2 Стали с интерметаллидным упрочнением 20

1. 4 Аустенитные стали, содержащие азот 24

1. 5 Постановка задачи исследования 29

2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 34

ВЫВОДЫ 42

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 43

Для производства изделий точного машиностроения, медицинской промышленности и других отраслей требуются высокопрочные коррозионностойкие стали функционального назначения.

В настоящее время марочный сортамент отечественных коррозионностойких сталей и сплавов представлен 63 марками, включенными в базовый ГОСТ 5632-72 и более чем 40 марками специального назначения, выпускаемыми по техническим условиям [1,2]. Это наиболее используемые на практике материалы различных структурных классов (мартенситного, аустенитного, ферритного и смешанных классов). Составы сталей, устойчивых к электрохимической коррозии, устанавливают в зависимости от среды, для которой они предназначаются. Эти стали можно разделить на два основных класса хромистые, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную, мартенситно-ферритную или мартенситную структуру, и хромоникелевые, имеющие аустенитную, аустенитно-мартенситную или аустенитно-ферритную структуру [3]. Однако широко распространенные и применяемые в промышленности стали мартенситного класса (20Х13, 30Х13) имеют недостаточную высокую коррозионную стойкость, а стали аустенитного класса (12Х18Н10Т) пониженную технологичность, в результате чего возникает необходимость поиска рациональных составов сталей, удовлетворяющих комплексу требуемых свойств: высокой прочности и технологичности, хорошей теплостойкости и коррозионной стойкости. В данной работе предприняты попытки изучения и разработки технологии получения высокопрочных изделий в виде проволоки из новых безуглеродистых сталей аустенитного класса на Fe-Cr-Ni основе.

1. Формирование высокопрочного состояния в метастабильной аустенитной стали 03Х14Н11К5М2ЮТ обеспечивается проведением термопластической обработки, включающей закалку на пересыщенный твердый раствор, последующее холодное волочение и заключительное последеформационное старение.

2. Исследуемые высокопрочные коррозионностойкие аустенитные стали вследствие низкого содержания углерода и дополнительного легирования кобальтом обладают высокой пластичностью, что позволяет проводить деформацию волочением до высоких степеней обжатия (е = 2,32 и выше) и значительно сократить количество промежуточных смягчающих термических обработок при производстве тонкой проволоки.

3. Измерения ряда физических свойств (удельного электросопротивления, плотности) указывают на структурные изменения, происходящие в исследуемой стали при термопластических обработках.

4. Выполненные исследования являются начальной стадией большой экспериментальной работы с новыми сталями.

1. ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие жаростойкие и жаропрочные. Марки. – Введен 1975-01-01. – М. : Издательство стандартов, 1994. – 60 с.

2. Ульянин, Е. А. Коррозионностойкие стали и сплавы. Справочник / Е. А. Ульянин. – М. : Металлургия, 1991. – 256 с.

3. Гольдштейн, М. И. Специальные стали. – 2-е изд. , перераб. и дополн. / М. И. Гольдштейн, С. В. Грачев, Ю. Г. Векслер. – М. : МИСИС, 1999. – 408 с.

4. Бабаков, А. А. Коррозионностойкие стали и сплавы / А. А. Бабаков, М. В. Приданцев. – М. : Металлургия, 1971. – 319 с.

5. Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология металлов / Г. П. Фетисов, М. Г. Карпман, В. М. Матюнин и др. ; под ред. Г. П. Фетисова. – М. : Высшая школа, 2002. – 638 с.

6. Братухин, А. Г. Высокопрочные коррозионно-стойкие стали современной авиации / А. Г. Братухин [и др. ]. – М. : Изд-во МАИ, 2006. – 656 с.

7. Вороненко, Б. И. Современные коррозионно-стойкие аустенитно-ферритные стали (обзор) / Б. И. Вороненко // МиТОМ, 1997, № 10. – С. 20-29.

8. Czyzowics, S. Charakterystyka stali odpornych na korozje o strukturze austenityczno-ferrytycznej / S. Czyzowics // Pr. Inst. met. Zelaza, 1984, V. 36, № 3-4. – P. 108-116.

9. Потак, Я. М. Высокопрочные стали / Я. М. Потак. – М. : Металлургия, 1972. – 208 с.

10. Фельдгандлер, Э. Г. Современные коррозионностойкие стали и сплавы для сред различной агрессивности / Э. Г. Фельдгандлер, Н. А. Сорокина, Т. В. Свистунова, Ф. Л. Левин // Проблемы современной металлургии: сб. трудов под ред. Н. П. Лякишева, 1983. – С. 160-168.

11. Левин, Ф. Л. Тенденции развития коррозионностойких сталей и сплавов / Ф. Л. Левин, Т. В. Свистунова, Н. А. Сорокина, Э. Г. Фельдгандлер // Тематический сборник научных трудов «Металлургия. Проблемы, поиски, решения», под общ. ред. Н. П. Лякишева. – М. : Металлургия, 1989. – С. 254-267.

12. Лахтин, Ю. М. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений. – 3-е изд. , перераб. и доп. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : Машиностроение, 1990. – 528 с.

13. Перкас, М. Д. Высокопрочные мартенситностареющие стали / М. Д. Перкас, В. М. Кардонский. – М. : Металлургия, 1970. – 224 с.

14. Грачев, С. В. Теплостойкие и коррозионностойкие пружинные стали / С. В. Грачев, В. Р. Бараз. – М. : Металлургия, 1989. – 144 с.

15. Сокол, И. Я. Структура и коррозия металлов и сплавов: атлас. – Справ. изд. / И. Я. Сокол, Е. А. Ульянин, Э. Г. Фельдгандлер [и др. ] – М. : Металлургия, 1989. – 400 с.

16. Патент 2035524. Россия. Коррозионно-стойкая сталь; опубл. 20. 05. 1995. кл. С 22 С 38/58.

17. Тарасенко, Л. В. Фазовый состав и упрочнение сталей системы Fe-Cr-Ni-Co-Mo с мартенситно-аустенитной структурой / Л. В. Тарасенко, А. Б. Шалькевич // МиТОМ, 2007, № 4. – С. 32-37.

18. Banarjee, B. R. a. o. Metal. Sci. J. 1968, v. 2, p. 76.

19. Сагарадзе, В. В. Упрочнение аустенитных сталей / В. В. Сагарадзе, А. И. Уваров. – М. : Наука, 1989. – 270 с.

20. Уваров, А. И. Влияние холодной деформации на структуру и механические свойства нержавеющих сталей Fe-Ni-Cr-Ti со стабильным и метастабильным аустенитом / А. И. Уваров, В. Г. Пушин // ФММ, 1990, № 9. – С. 161-166.

21. Банных, О. А. Дисперсионно-твердеющие немагнитные ванадий-содержащие стали / О. А. Банных, В. М. Блинов. – М. : Наука, 1980. – 190 с.

22. Романова, Р. Р. Структура и механические свойства аустенитных никелевых и марганцевых сталей, упрочняемых карбидом ванадия / Р. Р. Романова, В. Г. Пушин, А. Н. Уксусников, Н. Н. Буйнов // ФММ, 1981, Т. 51, вып. 6. – С. 1263-1273.

23. Романова, Р. Р. Структурный механизм старения аустенитных жклкзомарганцевых и железоникелевых сталей, упрочняемых карбидом ванадия / Р. Р. Романова, В. Г. Пушин, А. Н. Уксусников, Н. Н. Буйнов // В кн. : Структура и свойства немагнитных сталей. – М. : Наука, 1982. – С. 107-114.

24. Амигуд, Г. Г. Интерметаллидное упрочнение немагнитных (?+?) Fe-Mn сталей / Г. Г. Амигуд, М. А. Филиппов, М. С. Хадыев, О. Г. Соколов // В кн. : Структура и физико-механические свойства немагнитных сталей. – М. : Наука, 1986. – С. 67-70.

25. Филипов, М. А. Фазовые превращения и упрочнение дисперсионно-твердеющих высоко марганцевых сталей, содержащих ?-мартенсит / М. А. Филиппов, М. С. Хадыев, Г. Г. Амигуд [и др. ] // Изв. АН СССР. Металлы, 1982, № 5. – С. 175-181.

26. Терещенко, Н. А. Стареющие стали со структурой ?-мартенсита / Н. А. Терещенко, В. В. Сагарадзе, А. И. Уваров, К. А. Малышев // ФММ, 1982, Т. 53, вып. 1. – С. 124-130.

27. Рахштадт, А. Г. Пружинные стали и сплавы. – 3-е изд. , перераб. и дополн. / А. Г. Рахштадт. – М. : Металлургия, 1982. – 400 с.

28. Уваров, А. И. Влияние стабильности аустенита на механические свойства немагнитных стареющих сталей и сплавов / А. И. Уваров // В кн. : Высокопрочные немагнитные стали. – М. : Наука, 1978. – С. 192-200.

29. Бараз, В. Р. Влияние состава и термопластической обработки на упрочнение и релаксационную стойкость немагнитных аустенитных сталей для пружин и упругих элементов / В. Р. Бараз, С. В. Грачев // В кн. : Высокопрочные немагнитные стали. – М. : Наука, 1978. – С. 61-68.

30. Grachov, S. V. Thermomechanical treatment of age hardening austenitic steels / S. V. Grachov, V. R. Baras // Ind. Heat. , 1980. V. 47. № 10. – P. 20-23.

31. Бараз, В. Р. Релаксационная стойкость и сопротивление усталостному разрушению пружинной аустенитной стали / В. Р. Бараз, В. В. Покачалов, С. В. Грачев // Известия вузов. Черная металлургия, 1983, № 6. – С. 87-89.

32. Бараз, В. Р. Термомеханическое упрочнение стабильных и метастабильных аустенитных сталей / В. Р. Бараз, С. В. Гладковский, Е. А. Ишина // МиТОМ, 2005, № 12 (606). – С. 24-27.

33. Бараз, В. Р. Нержавеющие аустенитные стали для высокопрочных и релаксационных упругих элементов и медицинских инструментов / В. Р. Бараз, С. В. Грачев // МиТОМ, 1982, № 7. – С. 54-55.

34. Химушин, Ф. Ф. Нержавеющие стали / Ф. Ф. Химушин. – М. : Металлургия, 1976. – 798 с.

35. Бараз, В. Р. Упрочнение проволоки из метастабильных аустенитных сталей при термомеханической обработке / В. Р. Бараз, А. Н. Богомолов, А. Н. Маханьков [и др. ] // В кн. : Термическая обработка и физика металлов. – Свердловск : УПИ, 1984, вып. 9. – С. 46-51.

36. Сагарадзе, В. В. Упрочнение аустенитных сталей / В. В. Сагарадзе, А. И. Уваров. – М. : Наука, 1989. – 270 с.

37. Бараз, В. Р. Влияние старения на свойства деформированных нержавеющих аустенитных сталей / В. Р. Бараз, С. В. Грачев, Л. Е. Попова, Э. Б. Аджи-Асан // В кн. : Термическая обработка и физика металлов. – Вып. 2. – Свердловск: изд. УПИ, 1976. – С. 23-27.

38. Бядретдинова, М. А. Высокопрочные экономнолегированные нержавеющие пружинные сплавы / М. А. Бядретдинова, Е. К. Захаров // Сталь, 1983, № 4. – С. 70-71.

39. Faure, H. A. // Stahl und eisen. 1993, V. 113, N 6. – S. 103.

40. Тарасенко, Л. В. Процессы фазовой нестабильности в жаропрочных сталях при длительных нагревах / Л. В. Тарасенко, В. И. Титов // МиТОМ, 2005, № 12 (606). – С. 10-15.

41. Тарасенко, Л. В. Структура, состав интерметаллидных фаз и свойства стали 00Х11Н10М2Т / Л. В. Тарасенко, Н. В. Звигинцев, В. И. Титов, З. М. Рулина, М. С. Хадыев // ФММ, 1985, Т. 59, вып. 3. – С. 551-558.

42. Сокол, И. Я. Двухфазные стали / И. Я. Сокол. – М. : Металлургия, 1964. – 215 с.

43. Пат. 2252977 Российская Федерация. Высокопрочная коррозионностойкая аустенитная сталь / Грачев С. В. , Мальцева Л. А. , Мальцева Т. В. , Юрин С. В. ; опубл. 27. 05. 2005. Бюл. № 15. 4 с.

44. Костина, М. В. Легированные азотом хромистые коррозионно-стойкие стали нового поколения / М. В. Костина, О. А. Банных, В. М. Блинов, А. А. Дымов // Материаловедение, 2001, № 2. – С. 35-44.

45. Базалеева, К. О. Механизмы влияния азота на структуру и свойства сталей (обзор) / К. О. Базалеева // МиТОМ, 2005, № 10 (604). – С. 17-24.

46. Клековкин, А. А. Нержавеющие стальные армирующие волокна / А. А. Клековкин, А. А. Михеев, А. Ф. Петраков и др. // МиТОМ, 1983, № 2. – С. 41-43.

47. Speidel, M. O. National scientific and technical conference with international participation «HNS 90», Stahl U. Eisen, 1990. – Р. 128-139.

48. Алексеева, Н. Г. Новые экономнолегированные немагнитные стали на хромомарганцевой основе для упругих элементов / Н. Г. Алексеева, Л. В. Барсегьян, В. М. Блинов, А. Г. Рахштадт // В кн. : Высокопрочные аустенитные стали. – М. : Наука, 1987. – С. 17-25.

49. Банных, О. А. Высокопрочная экономнолегированная Сr-Mn-Si-N сталь для упругих элементов / О. А. Банных, Н. А. Клековкина, А. М. Углова // В кн. : Структура и физико-механические свойства немагнитных сталей. –М. : Наука, 1986. – С. 49-53.

50. Попов, А. А. Влияние деформации на формирование тонкой структуры аустенитных сталей с карбидным упрочнением / А. А. Попов, В. М. Фарбер // Известия вузов. Черная металлургия, 1975, № 10. – С. 107-111.

51. Горелик, С. С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. – 3-е изд. / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев. – М. : МИСИС, 1994. – 328 с.

52. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин. – М. : Машиностроение, 1986. – 384 с.