2018-03-09
107
Эти стали подразделяются на три группы: коррозионностойкие, жаропрочные, жаростойкие (окалиностойкие).
Иногда хромоникелевые аустенитные стали применяют в качестве хладостойких, так как они способны сохранять пластичность и высокую ударную вязкость при низких температурах.
Аустенитные стали построены, главным образом, либо на основе сплавов тройных систем Fe-Cr-Ni, либо Fe-Cr-Mn с добавками никеля или без них. В хромоникелевых сталях хром и никель служат основными легирующими элементами, обеспечивающими аустенитную структуру. Наиболее широко распространенны стали этого класса, содержащие 18-20 % Сг и 9-10 % М с присадками различных элементов для придания этим сталям тех или иных свойств.
Углерод упрочняет сталь за счет образования карбидов хрома и карбидов других элементов, обладающих высоким сродством к углероду.
Титан повышает длительную прочность стали, никель - тоже.
Промышленные жаропрочные стали выпускаются как в горячедеформированном состоянии (прокат, поковки), так и в литом состоянии (1Х18Н12Т, 1Х16Н13М2Б, 1Х20Н12Т-Л, 1Х14Н18В2БР, Х15Н35ВТ). Они классифицируются по запасу аустенитности: стали с малым запасом аустенитности (% N1 / % Сг<1), стали с большим запасом аустенитности (% N1 / % Сг>1).
При сварке и при работе этих сталей рекомендуется быстро проходить температурный интервал 350-500 °С, так как в этом интервале происходит существенное изменение механических свойств металла - повышение прочности и уменьшение пластичности и, особенно, ударной вязкости (475-градусная хрупкость).
Большинство сварных конструкций из аустенитных сталей подвергаются последующей термической обработке - аустенизации при температуре 1050-1100 °С или несколько более низкой (зависит от марки стали и типа конструкции), либо аустенизации с последующим стабилизирую щи м отжигом при температуре 750-800 °С. Аустенизация необходима для снятия остаточных сварочных напряжений и придания сварному соединению более однородных свойств. Термическая обработка может быть общей и местной. Термообработка позволяет снизить вероятность развития локальных околошовных разрушений совместного действия остаточных и рабочих напряжений, вызванных теми или иными условиями эксплуатации конструкции. Для снижения вероятности локальных разрушений за последнее время сталь стали легировать молибденом.
Термическая обработка сварных изделий сталей промежуточных классов.Свойства сварных соединений после термообработки
При оценке свойств сварных соединений разнородных сталей наибольшего внимания заслуживает напряженное состояние в участках, примыкающих к зоне сплавления материалов с разными свойствами. Появление диффузионных прослоек в зоне сплавления приводит к повышению в последней объемного напряжения и увеличению хрупкости пограничных участков шва, что способствует развитию в условиях испытания при комнатной температуре малопластичных изломов.
Наличие диффузионных прослоек в зоне сплавления разнородных сталей может оказывать отрицательное влияние и на поведение сварных соединений при воздействии коррозии под напряжением в растворах щелочей и нитратов. Чем более развиты диффузионные прослойки, тем меньше время до разрушения образцов, работающих в коррозионных средах. Разрушение при этом обычно происходит по обезуглероженной прослойке со стороны менее легированной стали. Длительная прочность сварных соединений разнородных сталей при отсутствии диффузионных прослоек в зоне сплавления определяется соответствующими значениями ее для однородных соединений менее прочной стали. При наличии диффузионных прослоек длительная прочность рассматриваемых соединений может снижаться с развитием хрупких разрушений.
Основным источником возникновения сварочных напряжений является в обоих случаях неравномерность разогрева изделия и жесткость соединяемых изделий.
Отпуск сварных конструкций из разнородных сталей одного структурного класса, также, как и из сталей одного легирования, приводит к снятию остаточных сварочных напряжений, и влияние последних в отпущенных изделиях может не учитываться. Если свариваются стали разного структурного класса, то после отпуска в изделии неизбежно появление нового поля остаточных напряжений, обусловленных разностью термического расширения свариваемых элементов.
Анализ имеющихся расчетных и экспериментальных данных показывает, что уровень остаточных напряжений «отпуска» в первую очередь зависит от разности коэффициентов линейного расширения и свойств материалов, жесткости конструкции и температуры ее работы.
Для конструкций из разнородных сталей, работающих при более высоких температурах, в дополнение к основному расчету прочности от действия внешних нагрузок должен производиться также расчет от суммарного воздействия рабочих, остаточных и температурных напряжений. Основное внимание при этом должно уделяться возможности развития в изделии знакопеременных пластических деформаций во время циклических изменений температуры.
