126212 (Хромоникелевые стали Х18Н9), страница 2

Хромоникелевые стали сложных систем

Несмотря на широкое применение хромоникелевых сталей типа Х18Н9 для изготовления химической аппаратуры, предназначенной для работы в условиях воздействия сильно агрессивных сред, все же эти стали имеют некоторые недостатки, как, например, недостаточная стабильность аустенита, невозможность применения этих сталей в серной кислоте низких и средних концентраций и в восстановительных средах и др. С целью улучшения тех или иных свойств хромоникелевых сталей их легируют добавками ряда элементов. В ряде случаев повышают процентное содержание никеля или хрома, частично заменяют никель марганцем и т. д.

Хромоникельмолибденовые стали. Для повышения стойкости хромоникелевой стали в неокислительных средах в качестве легирующих присадок обычно вводят такие компоненты, которые сами по себе являются в этих средах более устойчивыми, чем железо и хром. К таким элементам следует отнести никель, медь, молибден, кремний и некоторые другие.

Особый интерес представляют хромоникелевые стали, легированные 2-3% Мо Характерной особенностью молибдена является склонность его к пассивации как в окислительных, так и в восстановительных средах. Молибден, как известно, повышает также стойкость стали в средах, содержащих хлор-ионы. Из хромоникельмолибденовых сталей наибольшее распространение нашли стали Х17Н13М2Т и Х17Н13М3Т. В хромоникельмолибденовые стали, содержащие ферритообразующий элемент - молибден, для сохранения однородности аустенитной структуры вводится повышенное по сравнению со сталью lХ18Н9, количество никеля (до 12-14%). Хромоникельмолибденовые стали имеют такие же механические свойства, что и стали типа Х18Н9 Они сочетают сравнительно высокую прочность очень высокими пластическими свойствами и высокой ударной вязкостью. Стали аустенитного класса марок Х17НIЗМ2Т и Х17НIЗМЗТ ввиду присутствия в них необходимого количества титана, предотвращающего появление склонности к межкристаллитной коррозии, с успехом применяются для изготовления сварной аппаратуры без дополнительной термической обработки сварных конструкций. По технологическим свойствам хромоникельмолибденовые стали близки к хромоникелевым: они хорошо свариваются, протягиваются и штампуются.

Хромоникельмолибденовые стали применяются для изготовления аппаратуры, работающей в сильно агрессивных средах, в серной кислоте при концентрации 10-12% и температуре 40-50°С ,в горячих растворах Н₂SО₃, в горячей фосфорной кислоте, в кипящих растворах уксусной, щавелевой и муравьиной кислот и др.

Хромоникельмолибденомедистые стали

Хромоникельмолибденовые стали имеют ограниченное применение в растворах серной кислоты, а с повышением температуры эти стали пригодны только в растворах Н₂SO₄ низких концентраций. Добавка меди в небольших количествах (2-3%) придает хромоникелевым сталям стойкость в неокислительных кислотах и других средах, содержащих ионы-активаторы (хлор-ион и др.). Добавка меди существенно улучшает коррозионную стойкость аустенитной стали в серной кислоте невысоких концентраций, однако добавка только меди недостаточна для полной пассивации стали при невысоких температурах в разбавленной кислоте. Более эффективные результаты получаются при совместном легировании стали медью и молибденом. Были разработаны новые марки высоколегированных сталей на основе сложной системы Fe-Cr-Ni-Mo-Cu, в которых содержание хрома и никеля колеблется соответственно от 18 до 23 и от 23 до 28%. Стали указанных марок обнаруживают склонность к межкристаллитнай коррозии. Сталь марки ЭИ943 меньше подвержена этому виду коррозии, чем другие.

Коррозионная стойкость хромоникельмолибденомедистых сталей в некоторых агрессивных средах, в особенности в растворах серной кислоты средних концентраций при повышенной температуре, вплоть до 800 °С, довольно высока. Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость этих сталей в серной кислоте сказывается различно, в зависимости от концентрации и температуры среды. Хром повышает коррозионную стойкость 5-30%-ной серной кислоте при температуре 80°С. Никель и медь повышают коррозионную стойкость в 5-60%-ной серной кислоте и особенно в 40-60%-ной при 80°С и в 5-70%-ной ,при температуре до 80°С. Молибден увеличивает стойкость стали в 5-70-ной кислоте при 80°С и в 5\-50%-ной при температуре кипения.

При применении хромоникельмолибденомедистых сталей для сварных конструкций в состав сталей должен быть введен стабилизатор - титан в соотнашении Ti:C ≥7. Стали марок Х23Н23М3Д3 и Х23Н28М3Д3 обладают также высокой коррозионной стойкостью в фосфорной кислоте, содержащей фтористые соединения, и в ряде других сильно агрессивных сред.

Применение для изготовления химической аппаратуры хромомарганцевых и хромомарганцевоникелевых сталей вызвано возможностью полной или частичной замены никеля марганцем в хромоникелевых сталях типа Х18Н9, однако эти стали менее коррозионностойки, чем хромоникелевые стали типа Х18Н9.

Марганец относится к элементам, которые расширяют γ-область при образовании твердых растворов Fе – Мn. В тройной системе Fe-Cr-Mn эффективность марганца для расширения у-области значительно меньше, чем никеля и зависит от содержания хрома. В системе Fe - Сr - Мп при содержании хрома более 15-% без никеля получить однородную аустенитную сталь не представляется возможным. После закалки на аустенит хромомарганцевые стали с 18% Сr и 9% Мп обладают достаточно высокой химической стойкостью в ряде агрессивных сред, но менее эффективны, чем хромоникелевые стали Х18Н9. С увеличением содержания никеля в хромомарганцевой стали типа Х18Н9 наблюдается не только переход от аустенитоферритной структуры к аустенитной, но также повышение устойчивости аустенита при холодной деформации. По указанным причинам, чисто хромомарганцевые стали имеют довольно ограниченное применение в качестве химически стойких конструкционных сталей. Наибольшее практичеcкое применение нашли хромомарганцевые стали с содержанием никеля. Достаточно ввести 2% Ni, чтобы получить аустенитную структуру в интервале от 1000-1200° С в сплаве, содержащем 18% Сr и 0,1 % С. При добавлении в сплав 5% Ni аустенитная структура устойчива и при комнатной температуре. Коррозионная стойкость этих сталей несколько ниже, чем сталей типа Х18Н9, особенно в восстановительных и некоторых органических средах. Сталь 2Х13Н4Г9 (ЭИ100) в исходном состоянии после закалки на аустенит обладает более высокими механическими свойствами, чем сталь Х18Н9. Сталь Х14Г14Н3Т относится к аустенитным, имеет повышенную прочность и высокую пластичность, не склонна к межкристаллитной коррозии и может применяться для изготовления сварных изделий без последующей термической обработки. По коррозионной стойкости она близка к 12-14 % -ным хромистым сталям. Хромомарганцевые стали с 18 % Сr и 4 % Ni обладают до статочно высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах и при повышенных температурах. Стали типа Х18Н9М3Т с соотношением Ti : С ≥ 5 не склонны к межкристаллитной коррозии и могут быть применены для изготовления сварной аппаратуры.

Литература

1. Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы. М. : «Машиностроение», 1967.

2. Веденкин С.Г. Коррозионные свойства металлов и сплавов. М. : Металлургиздат, 1956.

3. Бабаков А.А. Нержавеющие стали. М. : Госхимиздат, 1956.

4. Коломбье Л., Гохман И. Нержавеющие и жаропрочные стали. М. : Металлургиздат, 1958.

5. Гудермон Э. Специальные стали. М. : «Металлургия» 1966.

6. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов.М.: Издательство АН СССР, 1959.

7. Химушкин Ф.Ф. Нержавеющие стали. М. : «Металлургия» 1967.

Размещено на http://www.allbest.ru/