Cтраница 2
Очень выгодно совместное действие никеля и хрома, которое при легировании дает возможность хорошо использовать преимущества обоих элементов. Никель увеличивает вязкость, а хром - твердость стали. Хромоникелевая сталь обладает хорошей прокаливаемостью и высокой прочностью, а при большом содержании хрома и никеля приобретает очень высокую сопротивляемость коррозии и жаропрочность. [16]
Для работы при температуре до 650 С применяют сталь аустенитного класса, называемую также нержавеющей сталью. По внешнему виду такая сталь имеет светлую, блестящую поверхность. Основными преимуществами аустенитной стали являются ее высокая жаропрочность и способность противостоять коррозии при высокой температуре благодаря большому содержанию хрома ( 18 %) и никеля ( 12 %); отсюда и название - нержавеющая сталь. Кроме хрома и никеля, аустенитная сталь содержит небольшое количество титана, вольфрама или ниобия. [17]
На его поверхности образуется оксидная шпинель СгаОз-NiO, которая слабо реагирует с соединениями ванадия. Кроме того, при высоком содержании никеля образующиеся ванадаты имеют более высокую температуру плавления ( Ni2V2O5 - 880 C, Ni2V2O8 - 1220 C), чем нейтрализуется вредное влияние зольных отложений. Однако сплавы типа Х50Н50 технологически малопластичны, что ограничивает возможности изготовления деталей штамповкой, а ковка в узком температурном интервале приводит к появлению горячих трещин, возникающих, по-видимому, вследствие большого содержания хрома. Сплавы с большим содержанием хрома очень чувствительны к таким элементам, как углерод, сера, азот, кислород: наличие сотых или даже тысячных долей процента этих элементов приводит к снижению механических свойств сплава. Широко применяемая в печах п: яролиза сталь 20Х23Н18 про-корродировала в котле, где сжигался мазут, на 8 мм в глубь металла за 10 000 ч эксплуатации при 640 - 840 С. В то же время сплавы типа Х50Н50 и Х60Н40 оказываются в десятки раз более стойкими в подобных средах топочных газов. Литые сплавы Х50Н50 на нефтеперерабатывающих заводах применяют в основном для настенных и потолочных деталей трубчатых змеевиков радиантных камер. Потолочные подвески из таких сплавов в печах нагрева сырой нефти эксплуатируются 6 - 10 лет, в то время как опоры из других сталей подвергаются значительным коррозионным разрушениям. [18]
Если сталь легирована только хромом, то, переведя навеску в раствор, можно воспользоваться тем обстоятельством, что гидроокись титана, подобно гидроокиси алюминия, осаждается уже тогда, когда рн раствора оказывается еще слишком малым для осаждения гидроокиси железа. После промывания горячей водой осадок растворяют в горячей разбавленной НС1, раствор усредняют едким натром и прибавляют столько перекиси натрия, чтобы получилась резко щелочная реакция. Прокипятив несколько минут в фарфоровой чашке, получают в осадке титан в виде метатитаната натрия вместе с гидроокисью железа, а в раствор перейдут хром в виде Na2Cr04 и алюминий. При большом содержании хрома окисление нужно повторить. Полученный осадок растворяют в горячей разбавленной серной кислоте, обесцвечивают железо фосфорной кислотой и производят колориметрическое определение, как обычно. [19]
Следует отметить, что раздельное влияние элементов в стали значительно отличается от совместного влияния двух и более легирующих элементов. Например, совместное действие хрома и никеля эффективнее и дает возможность при легировании хорошо использовать преимущества обоих элементов. Никель увеличивает вязкость, а хром твердость стали. Хромоникелевая сталь обладает глубокой прокаливаемостью и высокой прочностью, а при большом содержании хрома и никеля приобретает очень высокую сопротивляемость коррозии и жаропрочность. [20]
Из этой стали изготовляют трубы выходной части пароперегревателей котельных агрегатов высокого давления, металл которых работает при температуре 570 - 650 С. В составе стали, кроме никеля и хрома, имеется небольшое количество титана, стабилизирующего структуру стали при высокой температуре. Такая сталь имеет светлую, блестящую поверхность. Основными преимуществами аустенитной стали являются ее высокая жаропрочность и способность противостоять коррозии при высокой температуре благодаря большому содержанию хрома ( 18 %) и никеля ( 12 %); отсюда и название - нержавеющая сталь. [21]
Низколегированные стали, так же как и цементированные и улучшенные термообработкой, используют для изготовления изделий высокой прочности и износостойкости. Путем добавления незначительных количеств легирующих элементов ( хрома, никеля, марганца, ванадия, вольфрама и молибдена) удается получить при закалке с относительно небольшими скоростями охлаждения такие же показатели твердости, как и у чисто углеродистых сталей. Следующим преимуществом низколегированных сталей является лучшая закаливаемость. При гальванической обработке следует иметь в виду, что необычно большое содержание хрома или никеля вызывает склонность к пассивированию, которое так резко проявляется у высоколегированных хромовых и хромоникелевых сталей. В этом случае должны применяться методы активирования. [22]
Никель увеличивает прокаливаемость стали, хотя и меньше, чем хром. Очень хорошие свойства получаются в стали при совместном введении хрома и никеля. Сталь при этом получается очень прочной и в то же время вязкой, хорошо закаливается. Некоторые хромонике-левые стали принимают закалку даже при охлаждении на воздухе. При большом содержании хрома и никеля сталь получается нержавеющей или ( при определенном соотношении этих элементов) жаропрочной. [23]
Чем чище металлы, тем больше их сопротивление коррозии. Например, алюминий с 0 01 % примесей более стоек против коррозии в атмосферных условиях, чем технический алюминий с 0 05 % примесей. Чистые металлы корродируют в меньшей степени, чем их сплавы. Посторонние включения в значительной степени понижают коррозионную устойчивость металлов и сплавов. Степень влияния легирующих примесей на сопротивление металлических сплавов коррозии зависит не только от характера этих примесей, но и от их количества. Например, введение меди и хрома повышает коррозионную устойчивость стали в атмосфере; однако если медь вводится в незначительном количестве, то только большое содержание хрома ( - 12 %) делает сталь нержавеющей в атмосфере и других промышленных средах. Значительное влияние на коррозионную устойчивость оказывает структура. Многофазные сплавы ( механические смеси) корродируют быстрее. Чем чище поверхность металлов и сплавов, тем их сопротивление коррозии больше. Напряженность поверхности металла повышает его коррозию: металл, подвергнутый деформации, корродирует больше. Влияние внутренних факторов усиливается или уменьшается в зависимости от корродирующей среды. Например, изменение содержания углерода в стали незначительно влияет на ее стойкость против коррозии в атмосфере и слабых электролитах; в кислых же средах повышение содержания углерода заметно снижает коррозионную стойкость стали. [24]
Углерод и все основные легирующие элементы отрицательно влияют на свариваемость. Однако пределы их содержания, когда начинается ухудшение свариваемости, различны. Отрицательное влияние углерода на свариваемость связано с повышением склонности стали к образованию горячих и холодных трещин, с повышением хрупкости металла в зоне теплового влияния. В нелегированной и низколегированной стали содержание углерода до 0 25 % незначительно ухудшает свариваемость. Особенно плохо свариваются стали с содержанием углерода 0 5 % и более. Влияние легирующих элементов на свариваемость может быть различным в низко - и высоколегированных сталях. В низколегированных сталях наблюдается следующее их влияние. Содержание кремния до 1 7 % особо вредного влияния на свариваемость не оказывает. Некоторое отрицательное его влияние связано с упрочнением феррита и со способностью неоднородного распределения углерода. Влияние марганца зависит от содержания углерода в стали - чем выше его содержание, тем хуже свариваемость. Это связано с повышением хрупкости, вероятностью появления холодных трещин и повышением склонности к появлению элементов закалочных структур в зоне теплового влияния. В своем влиянии на свариваемость хром также связан с количеством в стали углерода. При содержании углерода более 0 25 % и хрома более 2 % свариваемость стали значительно ухудшается. При большом содержании хрома повышается склонность к образованию холодных трещин, возникает неоднородность свойств в зоне термического влияния, увеличивается объемный эффект превращения аустенита и снижается теплопроводность стали. Все это приводит к повышению уровня остаточных напряжений. Присутствие никеля до 1 % при содержании до 0 2 % углерода существенно свариваемость не ухудшает. При наличии никеля до 1 5 % свариваемость остается удовлетворительной. [25]