Влияние ванадия

Влияние вольфрама

Влияние вольфрама на свойства жаропрочных перлитных сталей изучено мало. Из сталей, широко применяемых на практике, ни одна не содержит вольфрама. Были сделаны попытки заменить молибден в таких сталях вольфрамом. Учитывая разницу атомных весов, полагали, что вольфрама должно быть в два раза больше, чем молибдена. Но и при этом, если судить по результатам некоторых исследований, эффективность его влияния недостаточна для получения свойств, аналогичных молибденовым и хромомолибденовым сталям. В отличие от молибдена вольфрам при наличии в стали углерода находится преимущественно в карбидной фазе.

Добавка вольфрама в количестве 0,26–1,56% не способствует повышению сопротивления ползучести. Влияние вольфрама на изменение механических свойств в 12%-ной Cr-Mo-V и 2,5%-ной Cr-Мо стали примерно одинаково, в то время, как влияние вольфрама на сопротивление ползучести 12%-ной Cr-Mo-V стали совершенно отлично от его влияния на сопротивление ползучести стали 2,5% Сг-Мо. Сопротивление ползучести 12%-ной Cr-Mo-V стали растет по мере увеличения содержания вольфрама. При 600° наибольшим сопротивлением ползучести обладает сталь с 3,9% W.

При увеличении содержания вольфрама до 4,0% величина предела ползучести резко возрастает. В присутствии вольфрама значительная часть молибдена остается в твердом растворе. Вольфрам нашел более широкое применение в аустенитных хромоникелевых сталях. Так например, хромоникелевая сталь с вольфрамом получила широкое применение в качестве материала для труб пароперегревателей котлов с высокими параметрами пара.

При распаде пересыщенного твердого раствора, в случае отпуска закаленных с 1150–1175° сталей, состав карбидной фазы при увеличении длительности отпуска непрерывно изменяется. Карбидная фаза постепенно обогащается железом и хромом и содержание вольфрама и молибдена в твердом растворе уменьшается.

Проведенные испытания по выяснению влияния различных количеств вольфрама на жаропрочные свойства хромоникелевой стали показали, что оптимальное содержание вольфрама в этой стали соответствует 2%. Повышение содержания вольфрама свыше 2% вызывает снижение жаропрочности стали. Введение 2,5% W в аустенитную хромоникелевую сталь, содержащую кроме того ниобий, значительно повышает предел ползучести и предел длительной прочности и расширяет возможность применения таких сталей при длительной службе до температуры 700°.

Считается, что ванадий благотворно влияет на сопротивлений ползучести и в ряде случаев не уступает молибдену. В практике котлостроения ванадиевые стали не получили распространения. Гораздо большее распространение получили Cr-V стали и особенно Cr-Mo-V стали.

В настоящее время Cr-Mo-V сталь марки 12Х1МФ как более жаропрочная вытесняет ранее применявшеюся сталь марки 15ХМ. Сталь марки 12Х1МФ отличается от стали 15ХМ тем, что примерно 0,25% Мо в этой стали заменено 0,2%V. Такая замена молибдена ванадием позволила повысить жаропрочность этих сталей и расширить интервал применения низколегированных сталей.

Сопротивление ползучести Mo-V стали увеличивается, если содержание в ней ванадия повышается.

Наибольшим сопротивлением ползучести обладает 12%-ная Сг-Мо сталь, легированная 0,3% V. Увеличение содержания, ванадия (свыше 0,3%) приводит к снижению сопротивления ползучести во всем интервале исследованных температур.

Наличие структурно свободного феррита в стали сильно сказывается на снижении сопротивления ползучести. В аустенитных сталях ванадий нашел меньшее применение. Это связано с тем, что ванадий незначительно повышает жаропрочность, но кроме того, сильно ухудшает жаростойкость аустенитных сталей.